Tính hấp thụ ánh sáng của các Plasmonic Nano Anten có cấu trúc hình học khác nhau

Bài viết trình bày tính chất cộng hưởng ánh sáng của các lưỡng cực plasmonic nano anten với các dạng hình học khác nhau, đó là cấu trúc hình chữ nhật (rectangular), hình vuông (square), và hình tròn (circular).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tính hấp thụ ánh sáng của các Plasmonic Nano Anten có cấu trúc hình học khác nhauTAÏP CHÍ KHOA HOÏC ÑAÏI HOÏC SAØI GOØN Soá 8(33) - Thaùng 10/2015 Tính hấp thụ ánh sáng của các Plasmonic Nano Anten có cấu trúc hình học khác nhau Optical absorption characteristics of plasmonic nano anten with different geometries 1 CN. Nguyễn Thị Thanh Kiều, 2 ThS. Hứa Thị Hoàng Yến, 3 ThS. Huỳnh Văn Tuấn, 123 Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQG TP.HCM 4 TS. Nguyễn Trương Khang 4 Trường Đại học Tôn Đức Thắng 1 B.A. Nguyen Thi Thanh Kieu, 2 M.Sc. Hua Thi Hoang Yen, 3 M.Sc. Huynh Van Tuan, 123 The University of Science – National University Ho Chi Minh City 4 Ph.D. Nguyen Truong Khang 4 Ton Duc Thang UniversityTóm tắtTrong bài báo này, chúng tôi trình bày tính chất cộng hưởng ánh sáng của các lưỡng cực plasmonicnano anten với các dạng hình học khác nhau, đó là cấu trúc hình chữ nhật (rectangular), hình vuông(square), và hình tròn (circular). Phổ hấp thụ và phản xạ của từng cấu trúc nano anten được khảo sát vàtối ưu hóa tại tần số 375THz, tương ứng với bước sóng 800nm của nguồn kích thích. Kết quả mô phỏngcho thấy, cấu trúc hình tròn cho độ tập trung và giam hãm điện trường tại vùng kích thích cao nhất,đồng thời cho hệ số phản xạ và phát xạ trường xa tốt nhất, trong sự so sánh giữa các cấu trúc. Nghiêncứu này hữu ích cho các nhà thiết kế trong việc lựa chọn các cấu trúc lưỡng cực plasmonic nano antenthích hợp khi muốn kết hợp với anten quang dẫn nhằm tăng hiệu suất trong hệ thu/phát sóng Terahertz.Từ khóa: hiện tượng cộng hưởng plamon bề mặt, nano anten, sự hấp thụ, sự phản xạ, phát xạ trườngxa…AbstractIn this paper, we investigate the optical absorption characteristics of plasmonic dipole nano antennawith different geometries; they are rectangular dipole, square dipole, and circular dipole. Absorptionand reflection profile of each nano antenna are characterized and optimized at the resonance frequencyof 375 THz, which corresponding to the wavelength of the incident light at 800 nm. Numerical resultsshow that the circular nano antenna produces the most enhanced electric field at the excitation gap inaddition with the best reflection and far-field radiation characteristics.This research is useful for the researcher and designer in chossing appropriate plasmonic dipole nanoantennas when incorporating with a photoconductive antenna for terahertz radiation enhancement.Keywords: surface plasmon resonance, nano-antenna, absorption, reflection, far-field radiation… 57 1. Mở đầu surface plasmon resonance) [1], [2], [3], Hiệu ứng giam cầm lượng tử trong các [4]. Dưới tác dụng của điện từ trường bênvật liệu kích thước nanomet khiến cho vật ngoài như ánh sáng sẽ dẫn đến sự dao độngliệu có các tính chất đặc biệt như hiệu ứng tập thể của các điện tử tự do, và theo đóbề mặt, hiệu ứng kích thước, hiệu ứng cộng dẫn đến sự phân cực của các hạt nanohưởng plasmon… Khi các điện tử tự do thành một lưỡng cực điện. Tần số cộngtrong cấu trúc nano (nanostructure) hấp thụ hưởng của lưỡng cực này phụ thuộc vàoánh sáng chiếu vào dẫn đến hiện tượng nhiều yếu tố như hình dáng và độ lớn củađược gọi là hiện tượng cộng hưởng cấu trúc nano, lớp vật liệu đế, hay độ phânplasmon bề mặt định xứ (LSPR- Localized cực của ánh sáng kích thích. Side View Top View g Au Au Tgold g T SiO2 WR Au LR y z y z x SiO2 x (a) (b) Top View Top View g g DC WS LS LC y y z x SiO2 SiO2 z x (c) (d) Hình 1. (a) Sơ đồ mặt cắt của các plasmonic nano anten; Plasmonic nano anten: (b) hình chữ nhật (Rectangular); (c) hình vuông (Square); (d) hình tròn (Circular). Plasmonic nano anten là một loại [5], diode phát quang [6], [7], các tấm pinanten có kích thước nanomet, do đó nó thể năng lượng mặt trời [8], SERS (Surfacehiện được các đặc tính đặc biệt của một cấu Raman Scattering) [9], cảm biến sinh họctrúc nano. Một số nghiên cứu mới đây đã (biosensing) [10], hoặc sử dụng plasmoniccông bố các ứng dụng của plasmonic nano nano anten trong anten quang dẫn để tănganten như các bộ thu quang (p ...