Đang tải... (xem toàn văn)
Báo cáo công nghệ nano surface plasmon chương 4
Nội dung 4.1 Thay đổi thuộc tính bề mặt plasmons nguyên nhân gây độ nhám 4.2 Xác định tăng cường độ nhám 4.3 Thảo luận vấn đề lý thuyết 4.4 Giảm tổng tực tiểu phản xạ chưc hãm .11 4.5 Tăng cường nhám; hệ sóng hài bậc hai (SHG) .12 4.6 Hiệu việc ghép nối plasmon - Photon 17 4.7 Sự phát xạ ánh sáng từ ống điện tử không đàn hồi liên kết MOM MIS 18 Page Bề mặt với độ gồ ghề tăng cường Theo kết đạt việc tăng độ nhám bề mặt đạt được: Bên cạnh việc phát xạ ánh sáng, thay đổi liên quan đến độ tán sắc so sánh với độ nhẵn bề mặt nêu Trong phát xạ ánh sáng phát gần lần đầu, ước lượng cao nêu cần thiết để đánh giá ảnh hưởng tới mối quan hệ tán sắc, kết nhiều nhân tố gây tán xạ Sự cải tiến để thay đổi độ nhám bề mặt chưa tìm Vấn đề cụ thể với bề mặt có độ nhám cao, mơ hình ‘localized” plasmons cho phép ta có am hiểu rõ quan sát Bề mặt nhám tạo phương pháp bốc màng tinh thể , , Chiolit, etc., Trên chất lớp trước sắt kết tủa bề mặt Quy trình sử dụng chung trình tăng độ nhám tốt, cho phép tăng cường việc tái sản xuất độ nhám film sắt thực Điều thực với film bạc với độ dày 500 , cho bốc lớp , mối quan hệ tuyến tính r.m.s Chiều cao với độ dày d film Thay dùng lớp bên dưới, film silver- island dùng để tăng độ nhám film bạc hóa silver-island [3.8] Chi tiết xem phần4.2 4.1 Thay đổi thuộc tính bề mặt plasmons nguyên nhân gây độ nhám Nếu đường cong ATR film bạn cho thấy độ nhám khác tạo với hai độ dày d CaF2 khác nhau, đường cong thu hình 4.1 Đường cong cho thấy: Ở bước sóng định góc cộng hưởng (ATR nhỏ nhất) thay vector sóng lớn với độ rộng tối thiểu lớn [4.1,2] Ảnh hưởng đo với d(CaF2) 250 hay (toàn độ nhám) hình 4.2 Ở độc lập thay miếng đặc biệt: (độ dài bước sóng) so với ( giảm từ lên Sự biểu diễn ( cho phép thấy thay đổi nhỏ vấn đề liên quan đến tán sắc rõ nhiều Gía trị d(CaF2)= 100 nằm lỗi đo lường Hình 4.2 chứng minh vận tốc pha SPs giảm tăng Số liệu độc lập với việc tăng đạt từ thí nghiệm phản xạ hay tán xạ [4.3] Đánh giá kết thí nghiệm (hình 4.3a,b) cho thấy tăng nhanh Page với ; thể rõ ảnh hưởng bước sóng , đặc biệt với ảnh hưởng bước sóng ngắn Hình 4.1 Cường độ ánh sáng phản xạ tương đối phụ thuộc vào góc tới film bạc dày 540 làm nhám lớp bên CaF2 với độ dày 0, 500,1000, and 2000 Ảnh hưởng mạnh mẽ dịch chuyển tối thiểu ATR độ rộng rõ [4.1] Phản chiếu tối thiểu đạt giá trị thấp ở1000 Hai dây điều kiện phù hợp, cân trình tắt dần bên làm giảm xạ giải Kết thí nghiệm thể hình 3.1 Hình 4.2 Sự dịch chuyển vị trí góc phản xạ tối thiểu bước sóng khác Những số đường cong cho thấy độ dày khác nhữngstấm film CaF2 bên dưới: 0: ; 1: 100 ; 2:250 ; 3:500 ; 4:1000 ; 5: 1500 ; 6:2000 [4.3] Hai đường cong cho thấy đường uốn màu đen Page góc tới lớn tạo gảm nhanh độ dịch chuyển theo phương pháp này, xem(4.5-7) Ảnh hưởng bước sóng, đặc biệt tác động mạnh cự ly sóng ngắn Kết tương tự quan sát thấy bề mặt vàng; ảnh hưởng rộng quan sát [4.4] Bảng 4.4 thể giá trị quan sát với bước sóng khác , khơng vậy, giá trị tính tốn dùng để ước lượng kết mô lần hai Tiếp theo hệ số nhỏ 10 lần so với liệu quan sát Hình 4.3 Sự dịch chuyển góc (a) tăng nửa độ rộng ( ) (b) mức phản xạ tối thiểu với film bạc dày 540 Å bước sóng khác ( ) so với biểu thức tính độ nhám.(1) =6200Å; (2) =5600Å; (3) =5000Å; (4) =4400Å Độ nhám tính dựa vào độ dày lớp bên dưới, xem hình 4.2 giá trị quan sát d > 1500Å lớn Page Table 4.1a Giá trị (tính theo độ ) fim bạc có độ dày 540Å với độ nhám khác bước sóng ánh sáng khác [3.12] Table 4.1b Giá trị (tính theo độ) fim bạc có độ dày 540Å với độ nhám khác bước sóng khác Trong hình 4.4 so sánh thực phụ thuộc độ nhám bề mặt bạc với hàm với phụ thuộc mạng lưới nhiễu xạ với số nhiễu xạ a = 4400 hàm biên độ lưới nhiễu xạ h Việc lựa chọn lưới nhiễu xạ phụ thuộc vào độ nhám bề mặt việc khó; chúng tơi chọn lưới nhiễu xạ với kích thước a= 4400 cho thấy phụ thuộc lớn liên quan tới với giá trị h bước sóng Sự so sánh cho thấy hình sin ảnh hưởng tới vấn đề tán sắc nhỏ so với độ nhám bề mặt Điều dễ hiểu điều ngạc nhiên khác biệt thể rõ Page Hình 4.4 Quan sát so sánh thay đổi (tính theo độ) lưới hình sin ( ) bề mặt nhám film bạc, dày 540 Å, chức hoạt động lưới h(+) resp Độ nhám cao Dữ liệu ( ) phải nhân với hệ số 10 (!) Tính toán (∘) liệu lưới (+) với tỉ lệ xét cho phù hợp 4.2 Xác định tăng cường độ nhám Để có tương quan r.m.s độ cao góc ánh sáng tán xạ ( với độ dày d( ), phân phối đo đạt với film bạc kết tủa lớp với độ dày khác Hình 4.5 cho thấy ví dụ việc phân phối góc với film bạc kết tủa 1000 lớp Những đặc tính cho thấy vấu hướng sau so sánh ngược với cấc vấu phía trước, sau giảm dần trước 1000 , lớp giảm ảnh hưởng sóng bề mặt [3.8] Độ phụ thuộc sóng liên quan nhỏ Nếu sử lý thuyết tán xạ ánh sáng bậc cao, đánh giá để có giá tị đạt Sự ước lượng tuyến tính làm giá trị với độ nhám lớn Do thực nghiệm đưa vào ứng dụng để có giá trị Khi mô tả Sect.2.5 mức tối thiểu ATR với miền cân Page fresnel dùng có giá trị nhỏ khoảng 200 , giá trị Miễn độ dày film nhỏ, Hình 4.5 Phân tán cường độ p-plolarized cho phần tử góc d cường độ suy hao so với góc quan sát tọa độ cực cho bước sóng khác nhau: ( -) = 5500 Å; ( -) = 5000Å; ( -) = 4500Å, d( )=1000 Å; d(Ag) = 500Å Ngược lại với hình 3.5 Đúng [4.3] Quy trình khơng có khác với vấn đề nêu tài liệu Với độ dày film lớn số liệu lệch nhiều tần số ổn định hình 4.6 giá trị cho thấy biến động d( )= 500 trở nên nhẵn Sự ảnh hưởng đưa vào (3.1), quy trình cho thấy sư xác việc ước lượng tuyến tính (3.1) Do tất thuật ngữ (3.1) cho để tính Giả sử hàm tương quan gaussian thông số độ nhám tính cho với kích thước Với đánh giá mối quan hệ tuyến tính kết d( ), xem hình.4.7 [3.7], đường cong (a), đường cong (b) hình 4.7 thể giao thoa tín hiệu [4.8] đạt với phương pháp FECO, xem [4.9] Đường cong (a) cho giá trị để d( )= có nghĩa độ nhám tự nhiên bề mặt bạc cường cong (b) lại cho Page thấy độ tăng nguyên nhân dẫn đến độ tăng d( ); giá trị bắt đầu không ghi lại trong[4.8] Nếu giả định , hai đường cong đồng với Mối liên hệ gần độc lập với bước sóng quan sát 4500Å, 5000Å 5500Å Những giá trị xác khoàng 25% 4.3 Thảo luận vấn đề lý thuyết Trong vấn đề phóng xạ mối nối photon-SP nguyên nhân gây ước lượng lần đầu (3.1), chuyển rời không diễn ra, cần tính tốn tán sắc cao hơn, thể hiên với phương pháp khác Kroger-Krétchmann [4.10] maradulin-Zicrau[4.11] Giải pháp liên quang tán sắc tính tốn cơng thức với số phức tỉ lệ thuận với r.m.s độ cao Hình 4.6 "Ảnh hưởng" chức điện môi phụ thuộc vào d(CaF2) bước sóng khác nhau: (1) λ=6471 Å, (2) λ=5309 Å, (3) λ=4762 Å Từ [4.3] Page Hình 4.7 Sự liên quan r.m.s, độ cao δ độ dày lớp film CaF2 film bạc dày 500 Å (a) kết từ phát xạ ánh sáng; (b) tăng độ nhám lớp CaF2 (FECO Figures of Equal Chromatic Order - method).Từ [2.19] (4.2) Phần thực tạo dịch chuyển mà phần ảo vụ cho giả dịch chuyển: ( có nhiệm nghĩa S Cụ thể ) Kết cho mối liên hệ A B tìm thấy [4.10 -12] Ở lấy số.Trong trường hợp chỗ lấy số, tần số thay đổi Với vận tốc nhóm SPs khơng thay đổi Sự liên quan tán sắc đánh giá cho giả pháp trên, có dạng [4.12,13] Dr D0 ( 1) c c Với d ' ' kx g kx kx c ' H (k x ) 4.4 mối lên quan vấn đề tán sắc bề mặt nhẵn (2.2), (sắt) và: ' H (k x ) ' ' ' ' k x k x k z k z1 (k x ) k x k x k z (k x )k z1 D0 Trong mối quan hệ giá trị K cho đơn vị 4.5 Về mặt vật lý, vận tốc nhóm SPs thấp rên bề mặt nhám kết nhiều tán xạ; trường hợp đơn giản Page Nó có nghĩa: (1) tán xạ hướng mới, tán xạ vào hướng tán xạ ban đầu Do có môi trường hướng ban đầu tạo truyền sóng tán xạ với vận tốc pha giảm môi trường ban đầu phân biệt nhanh (định lý tồn Ewald- Osceen) Nếu (4.2) ứng dụng cho bề mặ nhám, giả sử hàm Gaussian cho S [4.14], số liệu lấy , số liệu nhỏ nhiều so với số liệu quan sát [3.12], nhìn bảng [3.1], ảnh hưởng đường hình sin với thuộc tính củaSPs, nhiên, cho thấy ước lượng lần hai tốt, xem chương Rõ ràng , nhiều tán xạ bề mặt hoạt động thấp, mức đến chưa thể tính Những năm gần đây, nhiên giải pháp mang tính lý thuyết dùng phổ biến , bao gồm tất yêu cầu cao hơn(4.15) Ứng dụng cho kết thí nghiệm khơng lưu đến Một gợi ý để hiểu ảnh hưởng lớn độ nhám đưa bàn luận tiếp theo: Thảo luận ảnh hưởng độ nhám, giả sử để có ước lượng đầu tiên; điều kiện cần thiết cho mơ tả trung bình Nhưng hình 3.15 chứng minh cấu trúc cỡ ngun tử cho thấy vài vùng hình mơ có bước nhảy với độ dốc cao h/a khoảng 0.4( ) Do số vùng có tác động nhỏ bề mặt nhẵn tác động không đáng kể Nhưng mà ảnh hưởng tăng nhanh với tăng độ nhám bề mặt chúng gây ảnh hưởng lớn Đây lý giải thích cho vấn đề nêu trên, ví dụ thất bại ước lượng lần thứ hai Liên quan đến vấn đề cân miền Fresnel, thấy độ nhám nhỏ giả định lần ước lượng gây suy hao lượng khơng đáng kể q trình xạ ánh sáng khuếch tán làm cho miền cân Page 10 Fresnel không đổi Trong ước lượng lần thứ hai, nhiên dẫn đến thay đổi tính tốn với tỉ lệ bình thường nêu trong[4.16] Đã có nhiều vấn đề liên quan được mở rộng với tỉ lệ gián tiếp để đánh giá độ nhám film nhơm khơ chiếu xạ với điện tích electrons 2.16] Một ước lượng cao hơn, nhiên, khơng đủ để có đánh giá chất lượng 4.4 Giảm tổng tực tiểu phản xạ chưc hãm Hình 4.1 hiển thị ảnh hưởng tăng cường độ nhám ATR cực tiểu chế độ SP Ngồi ra, cho thấy đỉnh phản xạ tối thiểu qua giá trị gần = , Điều xảy d(Ca khoảng 1000Å đỉnh độ nhám (tổng cộng) khoảng 15Å Điều giống với trang thái bề mặt nhẵn, lựa chọn độ dày d phim kim loại, ( 2.24 ) thực Ở đây, trường hợp bề mặt nhám, người ta phải đưa vào ( 2.24 ), thêm vào số hạng gảm xạ , thêm số hạng mô tả giảm phát xạ ánh sáng khơng gian khơng khí, tăng khoảng góp phần vào dịch chuyển = + (4.7) Các điều kiện kết hợp thực trường tăng cường mong đợi Trong phim bạc dày khoảng 1000 Å, bỏ qua xác định Các hoạt động tự hình.4.1 quan sát thấy cực tiểu phản xạ lưới: ví dụ, biên độ hình sin tăng lên, đỉnh phản xạ cực tiểu qua 0, xem Chương Để hiểu đường cong hình.4.1, chất lượng, chúng tơi tính tốn cho độ nhám khác Trong mục 2.9 giá trị = 22µ = 1400 µ đạt để δ = 5Å σ = 1500 Å điều có nghĩa cho đường cong d(Ca = hình.4.1 Nhám bề mặt tăng , cực thiểu bị lõm Tại d(Ca ≈ 1000 Å δ ≈ 15 Å (tổng cộng độ nhám ) ta mong đợi , Áp dụng vào ( 2.57 ), có giá trị δ ≈ 40 Å (σ = 1500 Å), có phần lớn 15 Å Ở ta cần nhiều tài liệu thí nghiệm Page 11 4.5 Tăng cường nhám; hệ sóng hài bậc hai (SHG) Tăng cường lĩnh vực , (2.25), áp dụng để mô tả phát xạ ánh sáng mạnh từ bề mặt nhám xấp xỉ tuyến tính, xem (3.1) Trong xấp xỉ giả định trường trung bình bề mặt tăng cường hệ số tương tự bề mặt nhẵn Với độ nhám lớn hơn, , thí nghiệm tán xạ ánh sáng đánh giá xấp xỉ: chúng cho thấy giá trị phải giảm cho độ nhám lớn Nó theo sau việc sử dụng (3.1), có hệ số tăng cường (2.27), giảm lớn giá trị Ví dụ, với bạc số hạng giảm từ 80 đến 50 15 Xem thêm hình 16, Chap [2,4] Kết xây dựng sau: thương số giảm xuống với , Sẽ đáng quan tâm xác minh điều thực nghiệm lý thuyết Đáng ý hành động tương tự tìm thấy cách tử: cường độ nhiễu xạ tăng cường SP kích thích chia biên độ lưới giảm theo h với xem chương Trong phạm vi này, thảo luận đề xuất để xác định độ nhám cách đo cường độ ánh sáng [4,17] Nếu chùm ánh sáng cường độ cao có tần số bắn trúng bề mặt nhám góc photon từ quang phổ nhám, thực (bộ ghép lưới) Một điện trường mạnh mẽ tạo photon đến thứ hai với tần số tạo thông qua số hạng bậc hai độ nhạy sáng với tần số ; cường độ tỷ lệ với Quá trình tương ứng với SHG thiết bị ATR, xem hình 2.30 Cường độ tính tốn dược xạ dựa xấp xỉ tuyến tính cho thấy cường độ đỉnh mạnh mẽ góc độ định băng rộng Các thông số độ nhám chọn [4,17] , kết có hiệu lực giảm xuống , để khu vực xấp xỉ tuyến tính đạt giả định mối quan hệ phân tán không thay đổi độ nhám, thực Do cường độ giảm theo hệ số 100, phải đủ cao để có Page 12 thể đo Thí nghiệm với SP mở rộng bề mặt nhám để phát phân phối góc cường độ chưa cơng bố Độ nhám lớn hệ SHG Plasmon cục SERS Đến khơng tồn thí nghiệm ATR Độ nhám lớn 20-30 khơng có ATR số kết cần ý bề mặt nhám tìm thấy thảo luận chap.5 Ở chúng tơi trình bày kết thu cho bề mặt nhám bao gồm hạt bán kính khoảng 500 Chúng xử lý đây, kể từ khái niệm trung tâm dao động tập thể địa hóa điện tử plasmon cục tương phản với phương thức mở rộng nhân giống Chế độ cục biết đến, eigen chế độ cầu nhỏ Trong phần sau đây, loạt thí nghiệm mơ tả giải thích Thí nghiệm bề mặt bạc, thơ ráp chất điện phân chu kỳ giảm oxy hóa mơ tả Chen et al [4,18] Bằng cách này: Với thiết bị Fleischmann et al phát SERS Ảnh hiển vi điện tử cho thấy cách với khoảng cách 1500A -3000A Trong thí nghiệm chùm tia laser hướng bề mặt thơ góc 45 Ánh sáng phân tán khuếch tán gần đẳng hướng việc phân phối góc Phân phối quang phổ nó, hình hiển thị hình 4.8, cho thấy đỉnh mạnh băng rộng Ngược lại, tín hiệu từ bạc mịn chuẩn trực chùm specularly phản ánh Tổng số cường độ phát từ bề mặt thô vào khơng gian khơng khí khoảng 104 lần mạnh so với cường độ chùm specularly phản ánh bề mặt trơn tru Vàng tăng cường yếu khoảng 10 lần Các tác giả ước tính - tùy thuộc vào cường độ - lĩnh vực địa phương bạc tăng cường khoảng yếu tố 20-400 Page 13 Hình 4.8 Quang phổ tín hiệu ánh sáng phản xạ film bạc thô Số tiền tần số ánh sáng đến 1,06 ; phân phối quang phổ cho thấy tín hiệu mạnh mẽ tần số gấp đơi Các thí nghiệm khác công bố bề mặt thô Boyd et al [4,19], tạo kim loại bay khác chất thủy tinh mạnh mẽ khắc Bề mặt bao gồm trường hợp chỗ lồi lõm độ dày khác (100-1000A), chiều cao khoảng cách khác nhau; lời khuyên coi hemispheroids thay đổi eigen chế độ tùy thuộc vào a / b Nếu cấu trúc gồ ghề chiếu xạ với ánh sáng đơn sắc, 1.06 , lời khuyên với hình học phù hợp a / b vui mừng cộng hưởng phát mức định cường độ ánh sáng Cường độ SH so sánh với sản xuất bề mặt bạc trơn tru Tỷ số hai cường độ đo cho số lượng lớn kim loại germanium Dữ liệu quan sát âm mưu chống lại thương số tính sử dụng giả định đề cập đến trung bình bề mặt, chúng nằm tốt so với thứ tự cường độ đường thẳng với 45 độ dốc Điều hỗ trợ việc Page 14 giải thích ánh sáng SHG quan sát thấy trường điện từ địa phương cao trường hợp cộng hưởng Sự phụ thuộc cường độ lý thuyết SERS việc tăng cường lĩnh vực giống phụ thuộc hệ SH việc tăng cường lĩnh vực Nó xác nhận thực nghiệm, xem [4,19], ngụ ý điều kiện SERS chủ yếu hiệu ứng điện từ (sự tương tác hóa học phân tử hấp thụ kim loại khơng có vai trị quan trọng) Các ví dụ số thí nghiệm tương tự dẫn đến kết việc tăng cường mạnh mẽ SERS khoảng x 104 thu bề mặt mà bao gồm nhiều bị lập hạt bạc khoảng 500A bán kính cách khoảng cách khoảng 1500-3000A Mẫu với hạt lớn 2000A bán kính tiếp xúc với cho tín hiệu Raman khoảng 10 x lần nhỏ [4.33] Giải thích SERS cộng hưởng điện tử tập thể hạt nhỏ đề xuất Moskowitz người nói "hành vi giải thích cách tác động có nguồn gốc va chạm kim loại phủ adsorbate bề mặt kim loại" Bề mặt, có độ nhám 150A chiều cao kính hiển vi điện tử qt, cho thấy khơng có cải tiến Trong bối cảnh "khơng có cải tiến" có nghĩa giá trị 100 cho đơn lớp pyridin bạc Tuy nhiên, điều khơng nói "thơng thường bề mặt plasmon mơ hình" phải sửa đổi [4,32] Như đề cập trước đó, tăng cường khoảng 100 dự kiến độ nhám đo thí nghiệm Girlando et al, phương pháp nhạy cảm phát tín hiệu Raman thí nghiệm [4,32] Đáng ý việc tăng cường mạnh mẽ không giới hạn lớp phân tử hấp phụ tiếp xúc với bạc Tăng cường dòng Raman định pyridin bạc thí nghiệm SERS = 4880A tăng với chi phí lên đến bảy đơn lớp tương ứng với khoảng cách khoảng 50A, nhân tố Một bước thú vị điều kiện thí nghiệm xác định tốt cấu trúc gồ ghề thực cách xây dựng độ nhám Cơ cấu kiểm sốt Tiến trình thực cách sản xuất với kỹ thuật microlithographic mảng với viết với lời khun gần hemispheroid-như, nhiều hình dạng kích Page 15 thước giảm nhiều Các viết, khoảng 5000A cao, khoảng 1000A đường kính khoảng cách khoảng 3000A ngồi, bao gồm SiO2 đứng bề mặt Si Sau bạc bốc chúng điều kiện chăn thả, lời khuyên chủ yếu bao phủ kim loại nhiều bị lập với Chiếu xạ mảng với ánh sáng laser, eigen chế độ đầu kim loại kích thích cộng hưởng sản xuất lĩnh vực mạnh mẽ Để xấp xỉ chế độ rung độc lập: "localize" plasmon Hình 4.9 Trên đỉnh cột SiO2 mảng thường có hình dạng elip hình elip cầu tần số eigen chúng đưa thương b/a đỉnh Chiếu xạ mảng với ánh sáng biến tần cho thấy cộng hưởng cường độ SERS hình 4.10 Cấu trúc lý tưởng cho phép ( đó) tính tốn giá trị nâng cao dự kiến lấy tỷ lệ a/b đỉnh hình elip từ ảnh hiển vi điện tử [4.21] Như máy dò trường tăng cường, cường độ bề mặt tăng cường tán xạ Raman (SERS) phân tử CN hấp thụ bề mặt bạc sử dụng, tăng nhiều bậc độ lớn trường điện cao áp hoạt động phân tử hấp thụ Ưu điểm cấu trúc nhám kiểm soát với giá trị biết đến chế độ riêng trở nên rõ ràng , đo cường độ SERS chức bước sóng ánh sáng đến: hiển thị đặc tính cộng hưởng rõ rệt chứng minh Hình.40 [4.22] Trong Hình.4.10 dịng đầy đủ (đường cong bạc ) thu cách lắp liệu đo với A V thơng số điều chỉnh được, xem (2.69 ) ; A = 0,08 V = 3,1 x đem lại giá trị phù hợp Với thông số tương tự Page 16 đường cong quan sát thấy vàng (đường nét đứt) tính phù hợp cách đáng ngạc nhiên với liệu quan sát Điều chứng minh giả định Tính tốn tăng cường trung bình khoảng x giá trị quan sát lớn 100 lần, vấn đề thảo luận Đây số câu hỏi đặt ra: ví dụ, xảy đỉnh gần để chúng không bị cô lập ghép lại cặp khác Một khớp nối khác loạt đỉnh bao phủ lớp màng liên tục Ở đây, chuyển tiếp liên tục vào SP mở rộng dự kiến Hình.4.10 Phụ thuộc Resonance-like tín hiệu Raman chức năng lượng photon đo đỉnh bao phủ với hai kim loại khác Gold , Silver ◦◦◦1 4.6 Hiệu việc ghép nối plasmon - Photon Đối với số mục đích định, quan tâm đến biết xấp xỉ số lượng photon phát giây từ phân rã SP vào toàn khơng gian khơng khí (2π) chia cho cơng suất ánh sáng hấp thụ "hiệu suất" trình Trong trường hợp phù hợp ( R = 0) cơng suất ánh sáng đến hấp thu hồn Page 17 tồn, điều kiện khơng đủ, công suất hấp thụ Với bề mặt mềm hiệu suất Một bề mặt bạc với δ vài angstrom có hiệu suất ≈ 1% lấy từ giá trị (1/ ) dI/dΩ chức θ, góc độ phát xạ chống lại bề mặt bình thường Điều phù hợp với quan sát cách sử dụng máy phát dò photoacoustic [2.14] cho thấy hiệu suất film bạc tương tự có giá trị 2%, giới hạn thấp phát Các film tương tự [4.23] phát xạ tồn ánh sáng, , cơng suất hấp thụ, , đo đưa hiệu suất ≈ 5% film bạc 500 Å Những liệu phù hợp xem xét khoảng điều kiện khác chuẩn bị Nếu độ nhám tăng màng Ca bản, hiệu suất tăng dự kiến Giá trị lên đến % công bố cho d (Ca ) > 1000 Å [4.23] Ta đạt giá trị tương tự cách tích hợp dΩ cho d (Ca ) = 1000 Å sau quan sát thực tế Con số lớn tìm thấy cách sử dụng phương pháp photoacoustic [4.24] d (Ca ) = Å: Hiệu suất đo ≈ 15% tăng lên đến ≈ 35% d (Ca ) = 800 Å Lý cho khác biệt hiệu suất bề mặt nhám từ phương pháp đo cảm biến ánh sáng không rõ 4.7 Sự phát xạ ánh sáng từ ống điện tử không đàn hồi liên kết MOM MIS Một thí nghiệm khác cho thấy khớp nối SP - photon ống nối [4.25] Một điện áp áp dụng cho hệ thống oxit / ôxit kim loại / kim loại , ví dụ , Al / Al- oxit (dày khoảng 30 Å) / Ag ( bạc bốc vào Al-oxit ), để ống dòng điện qua hàng rào oxit Nếu bề mặt film bạc, độ dày khoảng 100 Å, làm nhám khắc nhẹ lớp lót Ca , SP sản xuất ống điện tử, ghép lại thông qua làm nhám với ánh sáng Quang phổ xạ cho thấy băng rộng ; giới hạn đưa mối quan hệ lượng tử ħ Phát xạ ánh sáng 2000 Å (6eV) 10000 Å (1.2eV) dễ dàng quan sát Hiệu ứng độc lập phân cực điện áp gắn vào Hiệu nguồn ánh sáng lúc tốt nhất, , mức thấp Page 18 Đối với ứng dụng , ví dụ , nguồn ánh sáng điều chế, cần hiệu cao Một khả để cải thiện khớp nối electron photon vi cấu trúc đặc biệt counter - electron Hình 4.11 Phổ phát xạ (dòng photon) khớp nối: Ag + Mg + Au/Al-oxit/Al điện áp = 3.22 eV với cấu trúc Mg (uncoated) có, xem thêm từ [4.25] Một phiên thú vị hiển thị hình.4.11: bề mặt nhám thay ( unroughened ) gold counter - electron ( dày 80 Å) Hệ thống phổ phát xạ gọi khớp nối "uncoated ", mở rộng lên đến 3.22eV đưa điện áp gắn vào Điện cực vàng sau bao phủ film Mg 50 Å film bạc dày khoảng 100 Å đặt Xử lý nhiệt biến đổi màng bạc vào hạt bạc có đường kính khoảng 100 Å, để cấu hình hình.4.11 sản xuất Quang phổ phát xạ thay đổi mạnh thành đỉnh Hình dạng cộng hưởng kích thích chế độ "localized", cho thầy [4.26] Tấm film Mg phục vụ spacer, độ dày Page 19 có ảnh hưởng mạnh mẽ vào cường độ phát xạ, thể phân rã trường khớp nối Đối với lý thuyết cần lưu ý xem [4.27] Thí nghiệm với kim loại / chất cách điện / bán dẫn khớp nối MIS thực Khi chất bán dẫn pha tạp Sn indium oxit sử dụng, nhiên, hiệu suất không cải thiện [4,25] Thiết bị sửa đổi độ nhám thay lưới ghép với trường ống điện tử thảo luận chi tiết Chương Ống khớp nối, Al / Al- oxit / Ag, đặt lưới bạc Fig.4.12 4.28,29] Trong trường hợp ánh sáng phát xạ từ khớp nối tập trung vài nhiễu xạ cực đại hiển thị hình.4.13 Điều tương tự chứng minh Fig.6.3 nơi SPs kích thích nguồn ánh sáng bên ngồi khơng phải electron chậm Hình.4.13 electron nhanh hình 6.14 Khớp nối trình bày chi tiết [4.3] Mặc dù hiệu suất lượng tử thấp, khoảng với điện áp chênh lệch 2.3eV, có khả tăng điện áp chênh lệch hiệu suất lượng tử khoảng 1eV so sánh với khớp nối với điện cực nhám Đây vấn đề kỹ thuật để giả sử khớp nối Hình 4.12 ống khớp nối Al/Al-oxit/Ag đặt lưới hình sin photoresist, ghép với trường SP không xạ vào ánh sáng Page 20 Hình 4.13 ánh sáng ngồi phát vào hướng nhiễu xạ θ khác nhau, bước sóng góc take-off θ có liên quan (2π/ v2π/a + , đỉnh lớn di chuyển đến lượng cao với gia tăng θ thuộc v = hoạt động đối diện đỉnh nhỏ mô tả v = 2, a = 8200Å, biên độ lưới h = 50 Å Từ [4.28] Các câu hỏi thảo luận khớp nối electron SPs xảy Ý tưởng ban đầu ống electron không đàn hồi bị va chạm hàng rào sinh SP điện cực kim loại, ví dụ như, màng bạc Khái niệm khác đề xuất ống electron xâm nhập vào kim loại (bạc) electron nóng, nơi chúng thư giãn kích thích SPs bên cạnh phonon vv Đề xuất thảo luận chi tiết [ 4.30 ] Đối với lý thuyết cần lưu ý xem [ 4.31 ] Page 21 Page 22 ... quan sát [4. 4] Bảng 4. 4 thể giá trị quan sát với bước sóng khác , khơng vậy, giá trị tính tốn dùng để ước lượng kết mô lần hai Tiếp theo hệ số nhỏ 10 lần so với liệu quan sát Hình 4. 3 Sự dịch... thiểu với film bạc dày 540 Å bước sóng khác ( ) so với biểu thức tính độ nhám.(1) =6200Å; (2) =5600Å; (3) =5000Å; (4) =44 00Å Độ nhám tính dựa vào độ dày lớp bên dưới, xem hình 4. 2 giá trị quan sát... xem phần4.2 4. 1 Thay đổi thuộc tính bề mặt plasmons nguyên nhân gây độ nhám Nếu đường cong ATR film bạn cho thấy độ nhám khác tạo với hai độ dày d CaF2 khác nhau, đường cong thu hình 4. 1 Đường