Исследование масштаба дальнодействия эффекта гигантского усиления сигнала рамановского рассеяния в структурах с комбинированным плазмон-диэлектрическим резонансом. Текст научной статьи по специальности «Физика»

Исследование масштаба дальнодействия эффекта гигантского усиления сигнала рамановского рассеяния в структурах с комбинированным плазмон-

диэлектрическим резонансом

Т.Д.Рудаков,* А.С.Астраханцева, В.Е.Кирпичев, В.В.Соловьев, И.В.Кукушкин

ИФТТРАН им. Ю.А. Осипьяна, 142432, Московская обл., Черноголовка, ул. Академика

Осипьяна, д.2

*е-таИ: romzes2003@mail.ru

Исследован масштаб дальнодействия БЕКБ-эффекта в структурах, которые основаны на использовании комбинированных диэлектрических и металлических нано-резонаторов. Диэлектрические резонаторы создавались на подложках Б1/8Ю2, в которых с помощью электронной литографии и плазменного травления изготавливались периодические структуры (диэлектрические квадратные столбики высотой 200 нм) с планарным периодом, равным длине волны лазера. Для создания металлического (плазмонного) резонатора на изготовленную периодическую диэлектрическую структуру методом термического напыления наносился толстый (60 нм) слой серебра. Для изучения масштаба дальнодействия БЕКБ-эффекта в такой структуре серебряная поверхность покрывалась прозрачным диэлектрическим слоем БЮ контролируемой толщины, а тестовые молекулы наносились поверх этого слоя. Исследовались зависимости коэффициента БЕКБ-усиления от толщины слоя БЮ. Сравнивались результаты, полученные для разных длин волн лазера, а также результаты, полученные для различных периодов структуры. Обнаружено, что коэффициент БЕКБ-усиления не падает монотонно в зависимости от толщины слоя БЮ, разделяющего металлический слой и слой тестовых органических молекул, а осциллирует от толщины этого слоя с характерным периодом ~ 25 нм. Удивительно, что значение коэффициента БЕКБ-усиления в максимумах осцилляций может даже превышать величину БЕЯБ-усиления, измеренную при нулевой толщине БЮ. Обнаруженный эффект имеет волноводную природу и может быть объяснен в терминах осцилляций коэффициента эффективной диэлектрической проницаемости комбинированной слоистой структуры, так что при определенных толщинах слоя БЮ диэлектрическая проницаемость оказывается близкой к нулю, что приводит к усилению амплитуды электромагнитного поля и увеличению рамановского сигнала.

40 60 80 100 _SiO thickness (nm)

о 4 _

2-

0 20 40 60 80 100 120 140 160 SiO 1ЫскГЮ33 (пт)

Рис.1. Зависимость БЕЯБ-усилеиия от толщины слоя БЮ.

Рис. 2. Зависимость номера осцилляции от толщины слоя БЮ._

0

0

20

120

140