Forskere måler nærfeltsadfærd af halvlederplasmoniske mikropartikler

(Phys.org) — Nylige fremskridt inden for konstruktionen af ​​plasmoniske strukturer har muliggjort nye former for optoelektroniske enheder i nanometerskala såvel som optisk sansning i høj opløsning. Men indtil nu, der har været mangel på værktøjer til måling af adfærd i nanometerskala i plasmoniske strukturer, som er nødvendige for at forstå enhedens ydeevne og for at bekræfte teoretiske modeller.

"For første gang, vi har målt infrarød absorption i nanometerskala i plasmoniske halvledermikropartikler ved hjælp af en teknik, der kombinerer atomkraftmikroskopi med infrarød spektroskopi, " forklarede William P. King, en Abel Bliss-professor i Department of Mechanical Science and Engineering (MechSE) i Illinois. "Atomkraftmikroskop infrarød spektroskopi giver os mulighed for direkte at observere den plasmoniske adfærd i mikropartikel infrarøde antenner."

Artiklen, der beskriver forskningen, "Nærfelts infrarød absorption af plasmoniske halvledermikropartikler studeret ved hjælp af atomic force mikroskop infrarød spektroskopi, " vises i Anvendt fysik bogstaver .

"Stærkt dopede halvledere kan tjene som bølgelængde fleksible plasmoniske metaller i det infrarøde, " bemærkede Daniel M. Wasserman, assisterende professor i elektro- og computerteknik ved Illinois. "Imidlertid, uden evnen til at visualisere den optiske respons i nærheden af ​​de plasmoniske partikler, vi kan kun udlede strukturernes nærfeltsadfærd ud fra deres fjernfeltsrespons. Hvad dette arbejde giver os, er et klart vindue til den optiske adfærd af denne nye klasse af materialer på en længdeskala, der er meget mindre end lysets bølgelængde."

Artiklen sammenligner nærfelts- og fjernfeltsmålinger med elektromagnetiske simuleringer for at bekræfte tilstedeværelsen af ​​lokaliseret plasmonisk resonans. Artiklen rapporterer endvidere højopløsningskort over den rumlige fordeling af absorption inden for enkelte plasmoniske strukturer og variation på tværs af plasmoniske arrays.

"Evnen til at måle nærfeltadfærd i plasmoniske strukturer giver os mulighed for at begynde at udvide vores designparametre for plasmoniske materialer, " kommenterede Jonathan Felts, en MechSE kandidatstuderende. "Nu hvor vi kan måle den optiske adfærd af individuelle funktioner, vi kan begynde at tænke på at designe og teste mere komplekse optiske materialer."