Розмірні ефекти лінійної амплітудної анізотропії у явищі поверхневого плазмонного резонансу

18. Пат. 80876 Україна, МПК(2006) G01J4/00, G01N21/21, G01N21/55 Пристрій для аналізу бімолекулярних середовищ / Бережинский Л.Й., Венгер Є.Ф., Маслов В.П., Коломзаров Ю.В., Сердега Б.К., Полторейко С.П.; заявник та патентовласник Ін-т фіз. напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України. заявл. 14.11.05 ; опубл. 12.11.07, Бюл. №18.

19. Пат. 26551 Україна, МПК(2006) G01N21/55 Модуляційно-поляризаційний біосенсор / Бережинский Л.Й., Матяш І.Є., Маслов В.П., Руденко С.П., Сердега Б.К., Ушенін Ю.В.; заявник та патентовласник Ін-т фіз. напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України. заявл. 23.05.07 ; опубл. 25.09.07, Бюл. №15.

20. Пат. 23052 Україна, МПК(2006) G01N21/25 Пристрій для аналізу біосередовищ / Бережинский Л.Й., Полторейко С.П., Прохорович А.В., Сердега Б.К.; заявник та патентовласник Ін-т фіз. напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України. заявл. 02.11.06 ; опубл. 10.05.07, Бюл. №6.

АНОТАЦІЯ

Руденко С.П. Розмірні ефекти лінійної амплітудної анізотропії у явищі поверхневого плазмонного резонансу. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 - фізика твердого тіла. - Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, Київ, 2010.

У дисертації, в якій проведено дослідження явища ППР методом ПМ, виявлено нові особливості лінійної амплітудної анізотропії у явищі ППР, що пов'язані з розмірними ефектами в нанорозмірних суцільних та кластерних плівках золота, а також золото-діелектричних нанокомпозитних структурах.

Запропоновано новий принцип реєстрації явища ППР на основі вимірювання поляризаційної різниці коефіцієнтів внутрішнього відбивання лінійно поляризованого випромінювання. Виявлено, що знак кривизни кутових характеристик цього параметра для нанорозмірних плівок золота та його нанокомпозитів свідчить про різні механізми резонансного збудження поверхневих плазмон-поляритонів електромагнітним випромінюванням, а знак її нахилу вказує на ступінь домінування стану або s- або p-поляризації. Цей же ефект виявлено для плівок золота з різним ступенем кластеризації, який відображається в частотній дисперсії характеристики кута ізотропного відбивання s- і p-поляризованого випромінювання. Продемонстровано в ПМ представленні прояв класичного та топологічного розмірних ефектів, а також перехід між ними в нанорозмірних плівках золота.

Ключові слова: поляризаційна модуляція, поверхневий плазмонний резонанс, розмірні ефекти, кластер, наноплівки золота.

АННОТАЦИЯ

Руденко С.П. Размерные эффекты линейной амплитудной анизотропии в явлении поверхностного плазмонного резонанса. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.07 - физика твердого тела. - Институт физики полупроводников им. В. Е. Лашкарева НАН Украины, Киев, 2010.

В диссертации, в которой проведено исследование явления ППР методом ПМ, обнаружено новые особенности линейной амплитудной анизотропии, которые связаны с размерными эффектами в наноразмерных сплошных и кластерных пленках золота, а также золото-диэлектрических нанокомпозитных структурах.

Предложено новый принцип регистрации явления ППР на основе измерения поляризационной разности коэффициентов внутреннего отражения линейно поляризованного излучения, которая является аналогом Q-компоненти вектора Стокса. В угловых характеристиках этого параметра обнаружено присутствие кроме резонансной компоненты, связанной с возбуждением поверхностных плазмон-поляритонов, две нерезонансные - отражение от металла и диэлектрика. Обнаружено, что толщина пленки L=11±0,5нм является характеристическим параметром экспоненциальной зависимости показателей преломления и поглощения пленки золота от толщины и есть переходной величиной оптических свойств от диэлектрика к металлу. На основе спектральных исследований явления ППР методом ПМ получено экспериментальную характеристику дисперсии поверхностных плазмон-поляритонов для пленки золота толщиной 50нм.

В ПМ представлении продемонстрировано проявление классического размерного эффекта в тонких пленках золота при рассмотрении образцов толщиной от 5 до 120 нм и топологического размерного эффекта в кластерно структурированных пленках золота. В кластерных пленках обнаружено, что ППР может возбуждаться не только p-, но и s-поляризованым излучением. Обнаружена связь знака кривизны угловой характеристики поляризационной разности с природой резонансного взаимодействия излучения либо только p-, либо одновременно s- и p-поляризации и электронной системой пленки, а знака наклона - со степенью доминирования либо s-, либо p-поляризации. Этот же эффект обнаружен для пленок золота с разной степенью кластеризации и отображается в частотной дисперсии характеристики угла изотропного отражения излучения s- и p-поляризации. Показано, что спектральная характеристика угла изотропного отражения содержит информацию о признаках доминирования классического или топологического размерного эффекта в наноразмерной пленке золота, а также наглядно демонстрирует переход между ними.

Ключевые слова: поляризационная модуляция, поверхностный плазмонный резонанс, размерные эффекты, кластер, нанопленки золота.

SUMMARY

Rudenko S.P. Dimensional effects of linear amplitude anisotropy in surface plasmon resonance. - Manuscript.

Dissertation for the Ph.D. degree in speciality 01.04.07 - solid state physics. - V.Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics of National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2010.

The dissertation is concerned with the investigation of SPR phenomenon by the PM method. New features of linear amplitude anisotropy in the SPR phenomenon, which related to the dimensional effects in the nanosized continuous and cluster gold films, and also gold-dielectric nanocomposite structures, are revealed.

A new principle of registration of the SPR phenomenon is offered by measuring of the polarization difference of internal reflection coefficients of linearly polarized radiation. It is revealed, that sign of curvature of angular dependences of this parameter for nanosized films of gold and its nanocomposites shows the different mechanism of resonance excitation of the surface plasmon-polaritons by the electromagnetic radiation. Moreover, the sign of curve slope shows the degree of dominating either s- or р- polarization state. This effect is revealed for the gold films with the different degree of clustering that is represented in the frequency dispersion of characteristic of angle of isotropic reflection s- and р- polarized radiation. The appearance of classical and topological dimensional effects, and also transition between them in the nanosized gold films is shown in the PM presentation.

Key words: polarization modulation, surface plasmon resonance, dimensional effects, cluster, gold nanofilms.

Размещено на Allbest.ru