Lokalize Yüzey PlazmonlarıÜretimi, SEM Analizleri,ve Optik Özellikleri

Adem Yenisoy

107207016

İçerik

Lokalize Yüzey Plazmonları Üretim SEM Görüntüleme Optik Özellikleri Kaynakça

Plazmonlar

Plazmonlar:Yüzey elektronlarının kollektif salınımı[1-5]

Kütle plazmonları [3 Boyutlu katı cisimlerde]

Yüzey plazmon polaritonları

Lokalize Yüzey plazmonları

Lokalize Yüzey Plazmonları- I Tuzaklanmış geometrilerde kollektif salınım yapan elektronlar[4]

[nanoparçacıklar, boşluklar...vb] Gelen ışık yüzeyde kutuplaşmaya sebep olur Kutuplaşma = Korunum kuvveti oluşturur Sistem belli frekansta salınım yapar [kutup YP frekansı]

[Kreibig '95]

Λoptik için d ~ 100nm

Lokalize Yüzey Plazmonları- II Dış alan etkisi ile yük hareketi oluşur Dış alan tetiklemeli iç alan;

Parçacıklar arası etkileşim en çok koşulunda gerçekleşir Yüzey plazmon salınım frekansı[6]

Boyut Şekil Ortamın dielektrik geçirgenliği

Lokalize Yüzey Plazmonları- III Elektron etkileşimi dış alan ile beslenir Parçacıklar anten gibi davranır

Etkileşim sonucu alan genişlemesi gözlemlenir[İç alanın 102-104 katı]

Lokalize Yüzey Plazmonları- IV

Standart ışık tuzaklama Önerilen yeni tuzaklama mekanizması

Parçacık özelliklerine bağlı olarak geniş spektrum da soğurma kabiliyeti, Güneş pili pencere tabakası kullanımına olanak sağlamaktadır

LYP üretimi Termal buharlaştırma + Tavlama

Film kalınlığı Tavlama sıcaklığı

Tavlama süresi

Altlık: Kuvars

20nm film: P = 7 x 10-6 Torr - 0.2A/sec

10nm film: P = 6 x 10-6 Torr - 0.2A/sec

5nm film: P = 5 x 10-6 Torr - 0.1A/sec

Tavlama: N2 akışı altında

Kalınlık [nm] Sıcaklık [C] Süre [h]

5 600 3

5 600 6

10 600 3

10 600 6

10 800 3

10 800 6

20 600 3

20 600 6

20 800 3

SEM Analizleri - I

5nm – 600oC – 3h 5nm – 600oC – 6h

SEM Analizleri - II

10nm – 600oC – 3h 10nm – 600oC – 6h

SEM Analizleri - III

10nm – 800oC – 3h 10nm – 800oC – 6h

SEM Analizleri - IV

20nm – 600oC – 3h 20nm – 600oC – 6h

SEM Analizleri - V

20nm – 800oC – 3h

SEM Analizleri - VI

Kalınlık [nm] Sıcaklık [C] Süre [h] Min. boyut[nm] Max. boyut [nm] Ort. boyut [nm]

5 600 3 25 120 70

5 600 6 5 20 12

10 600 3 18 100 43

10 600 6 10 24 14

10 800 3 5 96 23

10 800 6 7 76 21

20 600 3 45 386 156

20 600 6 120 408 233

20 800 3 120 420 165

Optik Ölçümler- I

300 450 600 750 90050

60

70

80

90

100

5nm-as 5nm-600C-3h 5nm-600C-6h 5nm-800C-3h 5nm-800C-6h

Tra

nsm

issio

n [%

]

Wavelength [nm]

~70nm

~25nm

~20nm

Optik Ölçümler- II

300 450 600 750 900

40

50

60

70

80

90

100

10nm-as 10nm-600C-3h 10nm-600C-6h 10nm-800C-3h 10nm-800C-6h

Tra

nsm

issio

n [%

]

Wavelength [nm]

~43nm

~20-23nm~14nm

Optik Ölçümler- III

300 450 600 750 90010

20

30

40

50

60

70

20nm-as 20nm-600C-3h 20nm-600C-6h 20nm-800C-3h

Tra

nsm

issio

n [%

]

Wavelength [nm]

~156nm

~165nm

~233nm

Sonuç Parçacık boyutlarını

Film kalınlığı Tavlama süresi Tavlama sıcaklığı ile kontrol edebilme

Parçacık boyutuna bağlı olarak; IR veya UV kayma Soğurma bandında genişleme veya daralma ile

farklı uygulamalara olanak sağlama

Kaynakça

1. H. A. Atwater, S. Maier, A. Polman, J. A. Dionne and L. Sweatlock, "The New "p-n Junction":

Plasmonics Enables Photonic Access to the Nanoworld," MRS Bulletin, 30, pp. 385-389 (2005).

2. C. F. Bohren, "How can a particle absorb more than the light incident on it?," Am. J. Phys., 51 (4), pp.

323-327 (1983a).

3. M. Cortie, X. Xu, H. Chowdhury, H. Zareie and G. Smith, "Plasmonic heating of gold nanoparticles and

its exploitation," Proceedings of SPIE 5649, p. 565 (2005).

4. U. Kreibig and M. Vollmer, "Optical properties of metal clusters," Wiley, NY, (1995).

5. S. A. Maier, P. E. Barclay, T. J. Johnson, M. D. Friedman and O. Painter, "Low-loss fiber accessible

plasmon waveguide for planar energy guiding and sensing," Appl. Phys. Lett., 84 (20), pp. 3990-3992

(2004).

6. B. J. Soller, "The Interaction between Metal Nanoparticle Resonances and Optical-Frequency Surface

Waves," Ph.D thesis, The Institute of Optics, University of Rochester, New York (2002).