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J-GLOBAL ID：201802250381353101   整理番号：18A0059844

Kretschmann幾何配列で研究した金,銀と銅の表面プラスモン・ポラリトン共鳴 波長,入射角と膜厚への依存性

Surface Plasmon Polariton Resonance of Gold, Silver, and Copper Studied in the Kretschmann Geometry: Dependence on Wavelength, Angle of Incidence, and Film Thickness

著者 (6件)： TAKAGI Kentaro (Tokyo Univ. Sci., Tokyo, JPN) ,  NAIR Selvakumar V. (Univ. Toronto, Toronto, CAN) ,  WATANABE Ryosuke (Hirosaki Univ., Aomori, JPN) ,  SETO Keisuke (Tokyo Univ. Sci., Tokyo, JPN) ,  KOBAYASHI Takayoshi (Univ. Electro-Communications, Tokyo, JPN) ,  TOKUNAGA Eiji (Tokyo Univ. Sci., Tokyo, JPN)
資料名： Journal of the Physical Society of Japan  (Journal of the Physical Society of Japan)
巻： 86  号： 12  ページ： 124721.1-124721.11  発行年： 2017年12月15日 
JST資料番号： G0509A  ISSN： 0031-9015  CODEN： JUPSA  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： Kretschmann減衰全反射(ATR)幾何配列における貴金属(Au,AgとCu)の表面プラスモン・ポラリトン(SPP)共鳴スペクトラムを300~1000nmの波長(λ)範囲,45~60°の入射(θ)角範囲,そして,41~76nmの膜厚(d)範囲で包括的に研究した。実験的プラスモン共鳴スペクトラムは,以下の通りの広幅効果を含んだ計算によって再現された:(1)バルク誘電率の虚数部分,(2)プリズムへの金属-空気界面におけるSPPの厚み依存的な放射性結合(3)表面粗さに起因する界面kx(k ||)に平行な波ベクトルの保存不足,(4)SPP分散関係に亘り固定θでのλのスキャン(同時にエネルギーとkxを変える)。AuとAgのために,実験結果は,バルク誘電率を使用した計算結果と良く一致し,プラスモン共鳴エネルギーの膜厚存を示さない。生のATRスペクトラムからプラスモン共鳴の正確な幅を抽出する方法を提案し,そして,結果は,文献で与えられるバルク誘電体関数から期待される結果と厳密に比較した。電子-電子相互作用を含むバルク自由電子の緩和から期待される幅と一致してAuとAgのために,幅はエネルギーで増加した。しかし,おそらく界面の近くのプラスモンに固有の緩和経路のためにより薄い膜でより重要である余分の広幅化の明確な証拠がある。Cuのために,プラスモン共鳴の可視性は,蒸発条件に精確に依存し,そして,低圧と速い堆積速度が必要とされる。一方,表面粗さからの散乱は,プラスモン共鳴のかなりの広幅化を引き起こし,明確な入射角度依存の無い明らかに一定の共鳴エネルギーとなる。Cuのために,観察したプラスモン分散は,表面の名目酸化でさえ,バルク誘電体関数から期待される分散と良く一致した。しかし,長波長での幅は理論的予測より,かなり大きい。(翻訳著者抄録)

シソーラス用語： *金 ,  銀 ,  銅 ,  *表面プラズモン ,  ポラリトン ,  共鳴 ,  波長依存性 ,  入射角

分類 (1件)： 固体プラズマ  (BM02160W)

引用文献 (46件)：

• D. K. Gramotnev and S. I. Bozhevolnyi, Nat. Photonics 4, 83 (2010).
• W. H. Weber and G. W. Ford, Opt. Lett. 6, 122 (1981).
• M. Kauranen and A. V. Zayats, Nat. Photonics 6, 737 (2012).
• S. Abe and K. Kajikawa, Phys. Rev. B 74, 035416 (2006).
• K. A. Willets and R. P. Van Duyne, Annu. Rev. Phys. Chem. 58, 267 (2007).

タイトルに関連する用語 (12件)： 幾何 ,  研究 ,  金 ,  銀 ,  銅 ,  プラスモン ,  ポラリトン ,  共鳴 ,  波長 ,  入射角 ,  膜厚 ,  依存性