Властивості Сенсорів Поверхневого Плазмонного Резонансу З Підшаром Ito

Abstract

В результаті досліджень оптичних та електричних властивостей ППР-сенсорів з додатковим підшаром ІТО визначено вплив цього підшару на кутове положення плазмонного резонансу та на значення діелектричної проникності металевого шару. Досліджувались наступні оптичні та електричні характеристики: спектри пропускання у видимому та ближньому інфрачервоному діапазоні довжин хвиль, резонансний кут рефрактометричних характеристик, абсолютні діелектричні проникності відповідних шарів наноструктури, вольт-ватні характеристики плівки ІТО, а також температурні залежності кутового положення резонансного кута при самонагріванні структури. Також досліджувалось ефективність застосування плівкового нагрівача у порівнянні з резистивним об’ємним. За результатами чисельного моделювання рефрактометричних характеристик ППР наноструктур «ITO-Au-ПТФЕ» в діапазоні довжин хвиль від 500 до 1600 нм було встановлено, що збільшення товщини ІТО практично не впливає на зсув кутового положення резонансу (0,4 кут.сек./нм), а зростання товщини плівки ПТФЕ суттєво його зсуває (0,33 град./ нм). Експериментальні дослідження показали вплив наявності підшару ІТО оптимальної товщини, як на кутове положення плазмонного резонансу, так і на значення діелектричної проникності плазмонзбуджуючого шару. Визначено оптимальні товщини для шарів ITO (66 нм) та ПТФЕ (від 10 нм до 40 нм). Середнє значення уявної складової абсолютної діелектричної проникності εаi зменшилось на 10% з 9,548 пФ/м до 8,554 пФ/м, що позитивно вплинуло на зменшення втрат. Встановлено нелінійну залежність резонансного кута від температури самонагрівання наноструктури: спочатку значення резонансного кута зменшувалось, а потім при температурі 47 °С – резонансний кут зростав, що свідчило про зміну оптичних констант шарів чутливого елемента ППР-сенсора. Проведені дослідження дозволяють вдосконалити процес розробки оптоелектронних ППР-приладів та перспективних для дослідження напівпровідникових матеріалів для наноплазмоніки.