Плазмон-поляритоны ТЕ- и ТМ-типов в пленке металла, граничащей со сверхрешеткой. III. Плазмон-поляритоны в двухслойной сверхрешетке

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Теоретически исследуются ТЕ- и ТМ-поляризованные поверхностные плазмон-поляритоны в пленке металла, находящейся в контакте с полубесконечной периодической сверхрешеткой, образованной чередующимися слоями двух материалов. Показано, что в определенном случае частотная зависимость импедансов такой двухслойной сверхрешетки может быть только двух типов из трех возможных. Рассчитаны дисперсионные кривые ТE- и ТМ-поляризованных поверхностных плазмон-поляритонов в пленке серебра для ряда структур, состоящих из различных комбинаций двухслойных сверхрешеток, содержащих слои кварца и оксида титана. Результаты расчетов сравниваются с выводами общей теории о максимальном числе поверхностных плазмон-поляритонов. Анализируется влияние поглощения электромагнитных волн в пленке на характеристики поверхностных плазмон-поляритонов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Н. Даринский

НИЦ “Курчатовский институт”

Автор, ответственный за переписку.
Email: Alexandre_Dar@mail.ru

Отделение “Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова” Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники

Россия, Москва

Список литературы

  1. Даринский А.Н. // Кристаллография. 2024. Т. 69. № 6. С. 1018. https://doi.org/10.31857/S0023476124060123
  2. Даринский А.Н. // Кристаллография. 2024. Т. 69. № 6. С. 1029. https://doi.org/10.31857/S0023476124060136
  3. Yariv А., Yeh P. Photonics: Optical Electronics in Modern Communications. 6th ed. Oxford University Press, 2007. 850 p.
  4. Басс Ф.Г., Булгаков А.А., Тетервов А.П. Высокочастотные свойства полупроводников со сверхрешетками. М.: Наука, 1989. 288 с.
  5. Shuvalov A.L., Poncelet O., Golkin S.V. // Proc. R. Soc. A. 2009. V. 465. P. 1489. http://dx.doi.org/ doi: 10.1098/rspa.2008.0457
  6. Pavlichenko I., Exner A., Lugli P. et al. // J. Intell. Mater. Syst. Struct. 2012. V. 24. P. 2204. https://doi.org/10.1177/1045389X12453970
  7. Mbakop F.K., Djongyang N., Raïdandi D. // J. Eur. Opt. Soc.-Rapid Publ. 2016. V. 12. P. 1. https://doi.org/10.1186/s41476-016-0026-4
  8. Saravanan S., Dubey R.S. // Nanosyst.: Phys., Chem., Math. 2019. V. 10. P. 63. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2019-10-1-63-69
  9. Романова В.А., Матюшкин Л.Б., Мошников В.А. // Физика и химия стекла. 2018. Т. 44. С. 11. https://doi.org/10.1134/S1087659618010108
  10. Mbakop F.K., Tom A., Dadjé A. et al. // Chin. J. Phys. 2020. V. 67. P. 124. https://doi.org/10.1016/j.cjph.2020.06.004
  11. https://refractiveindex.info
  12. Sarkar S., Gupta V., Kumar M. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2019. V. 11. P. 13752. https://doi.org/10.1021/acsami.8b20535
  13. Lemarchand F. Private communications. 2013.
  14. Yang H.U., D'Archangel J., Sundheimer M.L. et al. // Phys. Rev. B. 2015. V. 91. P. 235137. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.91.235137
  15. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Электродинамика сплошных сред. 2-е изд., испр. М.: Наука, 1982. 621 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. ТЕ-ППП во второй верхней запрещенной зоне СР SiO2/TiO2. Линии 1 и 2 – две ветви ТЕ-ППП в пленке Ag, помещенной между СР с внешним слоем TiO2 толщиной 0.4 мкм и СР с внешним слоем SiO2 толщиной 0.04 мкм. Линия 3, проходящая чуть ниже линии 2, – ветвь ТЕ-ППП в пленке Ag на границе между СР с внешним слоем SiO2 толщиной 0.4 мкм и вакуумом. Линии 4 и 5 – границы зоны. Серые области – другие зоны.

Скачать (92KB)
Метаданные
3. Рис. 2. ТМ-ППП в нижней и первой верхней запрещенных зонах СР SiO2/TiO2. Пленка Ag находится между СР с внешним слоем TiO2 толщиной 0.4 мкм и СР с внешним слоем SiO2 толщиной 0.04 мкм. Линии 1 и 2 – две ветви ТМ-ППП в нижней запрещенной зоне. Линии 3 и 4 – две ветви ТМ-ППП в первой верхней запрещенной зоне. Верхняя граница нижней и нижняя граница первой верхней запрещенных зон практически совпадают (линия 5). Линия 6 – верхняя граница первой верхней запрещенной зоны. Серые области – другие зоны.

Скачать (100KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Отношение мнимой части k'' волнового числа к его действительной части k' для ТЕ-ППП во второй верхней запрещенной зоне (a) и для ТМ-ППП в нижней и первой верхней запрещенных зонах (б) СР SiO2/TiO2 при учете поглощения в пленке Ag. Линии 1–3 на рис. 3а – частотная зависимость затухания ТЕ-ППП ветвей 1–3 на рис. 1 соответственно. Линии 1–4 на рис. 3б – частотная зависимость затухания ТМ-ППП ветвей 1–4 на рис. 2 соответственно.

Скачать (134KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Доля энергии, сосредоточенная в пленке Ag, в зависимости от частоты ТМ-ППП, дисперсионные кривые которых приведены на рис. 2. Нумерация кривых такая же, как на рис. 2.

Скачать (69KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость электрического поля Ex медленного и быстрого ТМ-ППП от расстояния z до границы с пленкой в нижней запрещенной зоне (линии 1 и 2). На рис. 2 этим ППП соответствуют дисперсионные кривые 1 и 2. Считаем, что z = 0 – граница обеих CP.

Скачать (81KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Частотная зависимость приближенных значений k''/k' для TM-ППП, дисперсионные кривые которых показаны на рис. 2. Нумерация кривых такая же, как на рис. 2.

Скачать (64KB)
Метаданные
8. Рис. 7. ТE-ППП во второй запрещенной зоне СР SiO2/TiO2. У обеих СР, между которыми находится пленка Ag, внешним слоем является слой TiO2 толщиной 0.08 мкм. Толщина пленки 25 нм. Линия 1 – верхняя граница зоны, 2 и 3 – дисперсионные зависимости медленного и быстрого ТЕ-ППП соответственно. Нижняя граница зоны не показана.

Скачать (88KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025