Microellipsometrische Untersuchungen geordneter plasmonischer Nanostrukturen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Monika Fleischer; Professor Dr. Dietrich R. T. Zahn
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 406041998

Dieses Projekt widmet sich der Untersuchung von geordneten plasmonischen Nanostrukturen durch winkelaufgelöste Extinktionsspektroskopie und abbildende spektroskopische Ellipsometrie mit hoher lokaler Auflösung. Die Strukturen für diese Untersuchungen werden mittels Elektronenstrahllithographie hergestellt. Zylindrische Nanopartikel werden in einem zweidimensionalem Gitter angeordnet auf einer Abstandsschicht zu einer weiteren Metallschicht (sogenannte Metall-Isolator-Metall (MIM) Strukturen). Solche Systeme haben eine Vielzahl von elektromagnetischen Resonanzen, deren spektrale und geometrische Position nicht nur durch das genutzte Material sondern auch durch die geometrischen Parameter der Nanopartikel, die Gitterparameter und die Dicke der Abstandsschicht eingestellt werden kann. Im Gegensatz zu einer willkürlichen Verteilung von Nanopartikeln sollte der Gitterformfaktor einen zusätzlichen Kanal für die Beeinflussung des Responses derartiger Systeme mit gleichem Füllfaktor aber verschiedenen Gittern bereitstellen. Extinktionsspektroskopie und abbildende Ellipsometrie bei verschiedenen Einfallswinkeln erlaubt die longitudnalen und transversalen Resonanzen der Systeme anzuregen und zu separieren und somit individuelle, Gitter- und kooperative Resonanzen zu detektieren und nicht nur Ampliuden- sondern auch Phaseninformation zu erhalten. Letztere hilft die verschiedenen Wechselwirkungen in solchen Systemen besser zu verstehen. Ramanspektren werden aufgenommen, um die lokale plasmonische Nahfeldverstärkung nachzuweisen, während Ätzen der Abstandsschicht dazu dient, die Rolle von Gapmoden zu bestimmen. Als Option erlaubt das abbildende Ellipsometer die Kombination mit einem Rastkraftmikroskop, um die Anordnung der Nanopartikel im Gitter und dessen Orientierung zu untersuchen. Derartige Zusatzinformation kann sehr wertvoll sein für die Analyse der plasmonischen Eigenschaften der Strukturen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Ukraine
• Partnerorganisation: The State Fund for Fundamental Researches
• Kooperationspartner: Professor Dr. Eugene Bortchagovski