Вплив товщини нанорозмірних шарів метало-діелектричної структури на її оптичні характеристики

Віктор В. Гетманчук; Олександр Вікторович Мачулянський

doi:10.20535/2523-4455.mea.264197

Т. 27 · № 2 · 2022 сер 26, 2022 Мікросистеми та фізична електроніка

Вплив товщини нанорозмірних шарів метало-діелектричної структури на її оптичні характеристики

ВГ

Віктор В. Гетманчук Відповідальний Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" Україна

ОМ

Олександр Вікторович Мачулянський Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" Україна

Сторінки264197-1-264197-6 Опублікованосер 26, 2022

PDF

ТОМ 27 · № 2 · 2022 Переглянути випуск

Анотація

В роботі було проведено дослідження впливу товщини шарів метало-діелектричної структури на її оптичні характеристики. Моделювання проводилося для конфігурації Кречмана, яка представляє собою скляну призму на яку нанесено багатошарову метало-діелектричну структуру. В якості метало-діелектричної структури було використано AuSiO 2 , а в якості джерела зовнішнього електромагнітного випромінювання застосовано лазерний промінь з довжиною хвилі 633 нм. Товщина плівки золота змінювалася від 1 до 60 нанометрів. Найнижче значення коефіцієнта відбивання досягається на товщині 50 нм. Товщина плівки Діоксиду кремнію змінювалася від 1 до 30 нм. При товщинах діелектричного шару до 10 нм, вплив її на оптичні характеристики є незначним.

Ключові слова

#ППР #біосенсор #діелектрик #тонка плівка #золото

Посилання

J. A. Ribeiro, M. G. F. Sales та C. M. Pereira, «Electrochemistry combined-surface plasmon resonance biosensors: A review,» Trends in Analytical Chemistry, № 157, 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.trac.2022.116766
B. Liedberg, C. Nylander та I. Lunström, Surface plasmon resonance for gas detection and biosensing, Sensors and Actuators, 1983, pp. 299-304. DOI: https://doi.org/10.1016/0250-6874(83)85036-7
C. M. Miyazaki, F. M. ‪Shimizu and M. Ferreira, "Surface Plasmon Resonance (SPR) for Sensors and Biosensors," pp. 183-200, 2017. ‬‬‬‬ DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-323-49778-7.00006-0
G. Wang, C. Wang та S. Sun, «An optical waveguide sensor based on mesoporous silica films with a comparison to surface plasmon resonance sensors,» Sensors and Actuators B Chemical, pp. 3400-3408, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.snb.2017.09.169
L. Wang, Y. Sun, J. Wang, X. Zhu, F. Jia, Y. Cao, X. Wang, H. Zhang та D. Song, «Sensitivity enhancement of SPR biosensor with silver mirror reaction on the Ag/Au film,» Talanta, pp. 265-269, 15 April 2009. DOI: https://doi.org/10.1016/j.talanta.2008.11.019
O. V. Machulianskyi, «Specific Electric Polarizability of Copper Nanoparticles in the Optical Range of the Spectrum,» Microsystems, Electronics and Acoustics, pp. 1-9, 2018. DOI: https://doi.org/10.20535/2523-4455.2018.23.2.130732
J. Homola, S. S. Yee та G. Gauglitz, «Surface plasmon resonance sensors: review,» Sensors and Actuators B Chemical, pp. 3-15, Junuary 1999. DOI: https://doi.org/10.1016/j.talanta.2008.11.019
S. Rahman, K. A. Rikta, L. B. Bashar та S. Anower, «Numerical analysis of graphene coated surface plasmon resonance biosensors for biomedical applications,» Optik - International Journal for Light and Electron Optics, pp. 384-390, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/S0925-4005(98)00321-9
V. Amendola, O. M. Bakr, and F. Stellacci, “A Study of the Surface Plasmon Resonance of Silver Nanoparticles by the Discrete Dipole Approximation Method: Effect of Shape, Size, Structure, and Assembly”, Plasmonics, vol. 5, no. 1, pp. 85–97, Jan. 2010. DOI: https://doi.org/10.1007/s11468-009-9120-4
B. B. Babych, Machulianskyi, O. V та Machulianskyi V. O., «Modeling of metal-dielectric nanocomposite coatings with ferromagnetic inclusions for electromagnetic protection of electronic devices,» Visnyk of Kherson National Technical University, pp. 104-108, 2018. DOI: https://doi.org/10.1109/ELNANO.2014.6873955
B. B. Babych, O. V. Machulianskyi та V. O. Machulianskyi, «Determination of the efficiency factors of the absorption and scattering of nickel nanoparticles,» Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska, 2018. DOI: https://doi.org/10.5604/01.3001.0010.8541
O. V. Machulianskyi, «Optical characteristics of nanodimensional particles of chrome,» HERALD OF KHMELNYTSKYI NATIONAL UNIVERSITY, no. 257, pp. 203-207, 2018.
E. Kretschmann and H. Raether, “Notizen: Radiative Decay of Non Radiative Surface Plasmons Excited by Light”, Zeitschrift für Naturforschung A, vol. 23, no. 12, pp. 2135–2136, Dec. 1968. DOI: https://doi.org/10.1515/zna-1968-1247
F. Eslami-Kaliji та S. Z. Mirahmadi-Zare, «A label-free SPR biosensor for specific detection of TLR4 expression; introducing of 10-HDA as an antagonist,» International Journal of Biological Macromolecules, pp. 142-149, 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.07.035
X. Lu, “Electrical SPR biosensor with thermal annealed graphene oxide: Concept of highly sensitive biomolecule detection”, Biosensors and Bioelectronics: X, vol. 11, p. 100152, Sep. 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biosx.2022.100152
F. Eduardo та S. C. Oliveira, «Hydrogen Detection Using Surface Plasmon Resonance in Palladium Films,» in Microwave and Optoelectronics Conference, 2009. DOI: https://doi.org/10.1109/IMOC.2009.5427576
H. V. Dorozinska, «Influence of Temperature on the Measuring Accuracy of Devices Based on Surface Plasmon Resonance Phenomenon,» Journal of Sensor Technology, pp. 20-25, 2021. DOI: https://doi.org/10.4236/mi.2018.71001
S. Kamila, B. Mohanty та S. Das, «Electrochemical Sensing Platform Based on Graphene-Metal/Metal Oxide Hybrids for Detection of Metal Ions Contaminants,» в Fundamentals and Sensing Applications of 2D Materials, Colloids and Materials Chemistry Department, CSIR-Institute of Minerals and Materials Technology, Bhubaneswar, India; Academy of Scientific & Innovative Research, New Delhi, India, 2019, p. January. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102577-2.00008-7
RES-TEC, «Surface Plasmon Resonance – The RES-TEC quick datasheet,» 2022. Available: http://res-tec.de/pdf/res-tec-optical-constants-database.pdf .
D. I. Yakubovsky, A. V. Arsenin, Y. V. Stebunov, D. Y. Fedyanin та V. S. Volkov, «Optical constants and structural properties of thin gold films,» Opt. Express, № 25, 2017. DOI: https://doi.org/10.1364/OE.25.025574
L. Gao, F. Lemarchand та M. Lequime, «Exploitation of multiple incidences spectrometric measurements for thin film reverse engineering,» Opt. Express, № 20, 2012. DOI: https://doi.org/10.1364/OE.20.015734
O. V. Machulianskyi, "Optical properties of nickel nanoparticles in systems with a statistically inhomogeneous structure," Microsystems Electronics and Acoustics, vol. 23, pp. 6-15, 2018. DOI: https://doi.org/10.20535/2523-4455.2018.23.1.126231

Попередня у випуску Аналіз можливості використання пристрою для контролю стану рейки із нестандартним встановленням сканеру Наступна у випуску Сенсори на основі нанорозмірних кремнієвих 1D структур для промислового, екологічного та медичного моніторингу

§ 06 — Пов'язані

Схожі статті в цьому журналі

Пов'язані рецензовані дослідження, опубліковані в цьому журналі.

Усі випуски

Механічно перелаштовувана антена з іонно-полімерним металевим композитом

Artem Serhiyovych Chernov, Oleksii O. Malyshok, Victor Anatoliiovych Kazmirenko, Irina Petrivna Holubeva, Yuriy Vasylovych Prokopenko, Guy A. E. Vandenbosch

Розглядається актуальна задача створення антен для сучасних бездротових систем, здатних до роботи у різних частотних діапазонах. Зазвичай для перелаштування частоти…

#структура з відхиленням електрода #фільтена #перелаштування частоти #актюатор ІМПК

с. 343504.1-343504.6

10.20535/2523-4455.mea.343504

Модель генератора Маркса для генерації коронного розряду у повітрі

Andrii Viktorovych Melnyk, Oleh Mykolaiovych Bevza, Anatolii Ivanovych Kuzmichiev

У статті розглянуто роботу генератора Маркса з навантаженням у вигляді від'ємного коронного розряду в повітрі за атмосферного тиску та побудовано його електричну модель.…

#коронний розряд #генератор Маркса #висока напруга #іонізація

с. 324599.1-324599.8

10.20535/2523-4455.mea.324599

Взаємодія срібних наночастинок з підкладкою в умовах плазмонного резонансу

Yurii I. Mysiuk, Yurii B. Smachylo, Oleksandr V. Ilin, Tetiana Oleksandrivna Bulavinets, Iryna Y. Yaremchuk

Взаємодія між наночастинками металів і підкладками в умовах плазмонного резонансу відіграє вирішальну роль у різних оптичних застосуваннях. У цій роботі ми досліджуємо…

#наночастинки срібла #переріз екстинкції #підкладка #локалізований поверхневий плазмонний резонанс

с. 303929.1-303929.6

10.20535/2523-4455.mea.303929

Схожі статті

Liubomyr Mykolaiovych Korolevych, Natalia Maksimchuk, Oleksandr Vasyliovych Borysov, Вплив методів отримання тонких плівок оксиду церію на вольт-фарадні характеристики МДН-структур , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 3 (2019)
Oksana Yuriivna Kutova, Vladimir Ivanovych Tymofieiev, Mykhailo H. Dusheiko, Guillaume Brotons, Сенсор бета-лактоглобуліну на основі ІСПТ з підзатворним діелектриком СеО2 , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 4 (2019)
Mykhailo Hryhorovych Dusheiko, Heorhii Serhiiovych Koltsov, Tetiana Yuriivna Obukhova, Особливості фотолюмінесценції та спектрів пропускання тонких шарів пористого кремнію на діелектричних основах , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 22 № 6 (2017)
Mikhail Removych Dombrougov, Моделювання явища інверсії градієнта профілю алюмінію при рідиннофазній епитаксії гетероструктур GaAl(P,As,Sb) , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 1 (2019)
Kostiantyn S. Mazur, Alina O. Serheieva, Dmytro D. Tatarchuk, Yuri V. Didenko, Керовані частотноселективні структури НВЧ на основі неоднорідної мікросмужкової лінії передачі , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 23 № 4 (2018)
Valerij Kostyantynovych Bohushevych, Lidiya Mykolayivna Zamarenova, Hlib Mykhaylovych Kotov, Mykhailo Ivanovych Skipa, Прецизійні ультразвукові вимірювачі рівня рідини в закритих резервуарах , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 1 (2019)
Oleksandr Ihorovych Bezvеrhyi, Ludmіla Oleksandrivna Grigoryeva, Електромеханічна чутливість круглих та кільцевих п'єзоелектричних тонких пластин при механічному збуренні , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 22 № 5 (2017)
Oleksandr Viktorovich Machulianskyi, Оптичні властивості наночастинок нікелю в системах зі статистично неоднорідною структурою , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 23 № 1 (2018)
Liubomyr Mykolaiovych Korolevych, Oleksandr Vasyliovych Borysov, Критерій вибору діелектрика для кремнієвих МДН-структур , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 23 № 6 (2018)
Anastasiia Dmytrivna Nikolaieva, Kyrylo Serhiiovych Ustenko, Використання теплового випромінювання для дистанційної ідентифікації рідин у закритих діелектричних контейнерах , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 27 № 2 (2022)

1-10 з 13 Наступне

Ви також можете розпочати розширений пошук схожих статей для цієї статті.

[1] J. A. Ribeiro, M. G. F. Sales та C. M. Pereira, «Electrochemistry combined-surface plasmon resonance biosensors: A review,» Trends in Analytical Chemistry, № 157, 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.trac.2022.116766

[2] B. Liedberg, C. Nylander та I. Lunström, Surface plasmon resonance for gas detection and biosensing, Sensors and Actuators, 1983, pp. 299-304. DOI: https://doi.org/10.1016/0250-6874(83)85036-7

[3] C. M. Miyazaki, F. M. ‪Shimizu and M. Ferreira, "Surface Plasmon Resonance (SPR) for Sensors and Biosensors," pp. 183-200, 2017. ‬‬‬‬ DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-323-49778-7.00006-0

[4] G. Wang, C. Wang та S. Sun, «An optical waveguide sensor based on mesoporous silica films with a comparison to surface plasmon resonance sensors,» Sensors and Actuators B Chemical, pp. 3400-3408, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.snb.2017.09.169

[5] L. Wang, Y. Sun, J. Wang, X. Zhu, F. Jia, Y. Cao, X. Wang, H. Zhang та D. Song, «Sensitivity enhancement of SPR biosensor with silver mirror reaction on the Ag/Au film,» Talanta, pp. 265-269, 15 April 2009. DOI: https://doi.org/10.1016/j.talanta.2008.11.019

[6] O. V. Machulianskyi, «Specific Electric Polarizability of Copper Nanoparticles in the Optical Range of the Spectrum,» Microsystems, Electronics and Acoustics, pp. 1-9, 2018. DOI: https://doi.org/10.20535/2523-4455.2018.23.2.130732

[7] J. Homola, S. S. Yee та G. Gauglitz, «Surface plasmon resonance sensors: review,» Sensors and Actuators B Chemical, pp. 3-15, Junuary 1999. DOI: https://doi.org/10.1016/j.talanta.2008.11.019

[8] S. Rahman, K. A. Rikta, L. B. Bashar та S. Anower, «Numerical analysis of graphene coated surface plasmon resonance biosensors for biomedical applications,» Optik - International Journal for Light and Electron Optics, pp. 384-390, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/S0925-4005(98)00321-9

[9] V. Amendola, O. M. Bakr, and F. Stellacci, “A Study of the Surface Plasmon Resonance of Silver Nanoparticles by the Discrete Dipole Approximation Method: Effect of Shape, Size, Structure, and Assembly”, Plasmonics, vol. 5, no. 1, pp. 85–97, Jan. 2010. DOI: https://doi.org/10.1007/s11468-009-9120-4

[10] B. B. Babych, Machulianskyi, O. V та Machulianskyi V. O., «Modeling of metal-dielectric nanocomposite coatings with ferromagnetic inclusions for electromagnetic protection of electronic devices,» Visnyk of Kherson National Technical University, pp. 104-108, 2018. DOI: https://doi.org/10.1109/ELNANO.2014.6873955

[11] B. B. Babych, O. V. Machulianskyi та V. O. Machulianskyi, «Determination of the efficiency factors of the absorption and scattering of nickel nanoparticles,» Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska, 2018. DOI: https://doi.org/10.5604/01.3001.0010.8541

[12] O. V. Machulianskyi, «Optical characteristics of nanodimensional particles of chrome,» HERALD OF KHMELNYTSKYI NATIONAL UNIVERSITY, no. 257, pp. 203-207, 2018.

[13] E. Kretschmann and H. Raether, “Notizen: Radiative Decay of Non Radiative Surface Plasmons Excited by Light”, Zeitschrift für Naturforschung A, vol. 23, no. 12, pp. 2135–2136, Dec. 1968. DOI: https://doi.org/10.1515/zna-1968-1247

[14] F. Eslami-Kaliji та S. Z. Mirahmadi-Zare, «A label-free SPR biosensor for specific detection of TLR4 expression; introducing of 10-HDA as an antagonist,» International Journal of Biological Macromolecules, pp. 142-149, 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.07.035

[15] X. Lu, “Electrical SPR biosensor with thermal annealed graphene oxide: Concept of highly sensitive biomolecule detection”, Biosensors and Bioelectronics: X, vol. 11, p. 100152, Sep. 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biosx.2022.100152

[16] F. Eduardo та S. C. Oliveira, «Hydrogen Detection Using Surface Plasmon Resonance in Palladium Films,» in Microwave and Optoelectronics Conference, 2009. DOI: https://doi.org/10.1109/IMOC.2009.5427576

[17] H. V. Dorozinska, «Influence of Temperature on the Measuring Accuracy of Devices Based on Surface Plasmon Resonance Phenomenon,» Journal of Sensor Technology, pp. 20-25, 2021. DOI: https://doi.org/10.4236/mi.2018.71001

[18] S. Kamila, B. Mohanty та S. Das, «Electrochemical Sensing Platform Based on Graphene-Metal/Metal Oxide Hybrids for Detection of Metal Ions Contaminants,» в Fundamentals and Sensing Applications of 2D Materials, Colloids and Materials Chemistry Department, CSIR-Institute of Minerals and Materials Technology, Bhubaneswar, India; Academy of Scientific & Innovative Research, New Delhi, India, 2019, p. January. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102577-2.00008-7

[19] RES-TEC, «Surface Plasmon Resonance – The RES-TEC quick datasheet,» 2022. Available: http://res-tec.de/pdf/res-tec-optical-constants-database.pdf .

[20] D. I. Yakubovsky, A. V. Arsenin, Y. V. Stebunov, D. Y. Fedyanin та V. S. Volkov, «Optical constants and structural properties of thin gold films,» Opt. Express, № 25, 2017. DOI: https://doi.org/10.1364/OE.25.025574

[21] L. Gao, F. Lemarchand та M. Lequime, «Exploitation of multiple incidences spectrometric measurements for thin film reverse engineering,» Opt. Express, № 20, 2012. DOI: https://doi.org/10.1364/OE.20.015734

[22] O. V. Machulianskyi, "Optical properties of nickel nanoparticles in systems with a statistically inhomogeneous structure," Microsystems Electronics and Acoustics, vol. 23, pp. 6-15, 2018. DOI: https://doi.org/10.20535/2523-4455.2018.23.1.126231