Оптические плазмонные резонансы в массивах нанокластеров Au

Данная работа посвящена исследованию явления локализованного поверхностного плазмонного резонанса (ЛППР) в массивах нанокластеров Au с помощью оптической спектроскопии отражения. Массивы нанокластеров, имеющих форму цилиндра, диаметр и период которых варьируются в диапазоне 30-150 и 130-200 нм, соответственно, были изготовлены на подложках Si и Si/SiO2 методом электронно-лучевой литографии. Из сравнения экспериментальных спектров отражения с численно рассчитанными методом конечной разницы во временной области (англ. finite difference time domain, FDTD), были определены структурные параметры модели плазмонных наноструктур и использованы в дальнейшем для расчета спектров поглощения плазмонных структур. Значения частот ЛППР определялись по максимумам спектров поглощения. Выявлена сильная зависимость частотного положения ЛППР от размера нанокластеров, расстояния между ними, а также от толщины слоя SiO2 в нанометровом диапазоне. Особое внимание было уделено наблюдению по спектрам отражения формирования поперечной плазмонной моды, распространяющейся вдоль поверхности подложки, и поляризованной перпендикулярно поверхности. Показано, что возбуждение данной моды связано с рассеянием электромагнитного поля на соседних нанокластерах. Предложенный метод обеспечивает возможность оперативного определения частот ЛППР по спектрам оптического отражения, что особенно важно в случае непрозрачных подложек (включая подложки Si и Si/SiO2), для которых измерение оптического поглощения оказывается невозможным. Широкое поле потенциальных применений металлических наноструктур с хорошо контролируемыми плазмонными свойствами включает поверхностно-усиленное инфракрасное поглощение, фотолюминесценцию и комбинационное рассеяние, а также передачу сигнала в кремниевой фотонике.