Структура и оптические свойства пористых плёнок золота и серебра, полученных импульсным лазерным осаждением в вакууме
Методами растровой электронной микроскопии исследована микроструктура плёнок пористого золота и пористого серебра, полученных методом импульсного лазерного осаждения из обратного потока частиц эрозионного факела. С помощью энергодисперсионного спектрометра определён элементный состав плёнок. Проан...
Saved in:
Date: | 2012 |
---|---|
Main Authors: | , , , , |
Format: | Article |
Language: | Russian |
Published: |
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
2012
|
Series: | Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
Online Access: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/75890 |
Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
Cite this: | Структура и оптические свойства пористых плёнок золота и серебра, полученных импульсным лазерным осаждением в вакууме / Э.Б. Каганович, И.М. Крищенко, Э.Г. Манойлов, Н.П. Маслак-Гудима, В.В. Кременицкий // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2012. — Т. 10, № 4. — С. 859-867. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraineid |
irk-123456789-75890 |
---|---|
record_format |
dspace |
spelling |
irk-123456789-758902018-07-12T17:43:24Z Структура и оптические свойства пористых плёнок золота и серебра, полученных импульсным лазерным осаждением в вакууме Каганович, Э.Б. Крищенко, И.М. Манойлов, Э.Г. Маслак-Гудима, Н.П. Кременицкий, В.В. Методами растровой электронной микроскопии исследована микроструктура плёнок пористого золота и пористого серебра, полученных методом импульсного лазерного осаждения из обратного потока частиц эрозионного факела. С помощью энергодисперсионного спектрометра определён элементный состав плёнок. Проанализированы отличия спектров пропускания пористых и сплошных плёнок. Установлены взаимосвязи между условиями получения, микроструктурой и оптическими свойствами плёнок. Показано, что оптические свойства плёнок определяются возбуждением, как поверхностных локальных плазмонов, так и поверхностных плазмон-поляритонов при указанных условиях наблюдения. Методами растрової електронної мікроскопії досліджено мікроструктуру плівок пористого золота та пористого срібла, одержаних методою імпульсного лазерного осадження зі зворотнього потоку частинок ерозійного факела. За допомогою енергодисперсійного спектрометра було визначено елементний склад плівок. Проаналізовано відмінність спектрів пропускання пористих і суцільних плівок. Встановлено взаємозв’язки між умовами одержання, мікроструктурою й оптичними властивостями плівок. Показано, що оптичні властивості плівок визначаються збудженням як поверхневих локальних плазмонів, так і поверхневих плазмонполяритонів за вказаних умов спостереження. The microstructure of the porous gold and porous silver films fabricated by pulsed laser deposition from the reverse flow of particles of the erosion torch is investigated with scanning electron microscopy. The elemental composition of films is determined, using energy dispersive spectrometer. Thetransmission spectra differences between the porous and continuous films are analysed. The correlations between the preparation conditions, microstructure, and optical properties of films are revealed. As shown, the optical properties of films are determined by excitation of both surface local plasmons and surface plasmon-polaritons under the specified observation conditions. 2012 Article Структура и оптические свойства пористых плёнок золота и серебра, полученных импульсным лазерным осаждением в вакууме / Э.Б. Каганович, И.М. Крищенко, Э.Г. Манойлов, Н.П. Маслак-Гудима, В.В. Кременицкий // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2012. — Т. 10, № 4. — С. 859-867. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 1816-5230 PACSnumbers:61.43.Gt,61.46.Df,68.03.Fg,68.37.Hk,73.20.Mf,78.67.Rb,81.16.Mk http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/75890 ru Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України |
institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
collection |
DSpace DC |
language |
Russian |
description |
Методами растровой электронной микроскопии исследована микроструктура плёнок пористого золота и пористого серебра, полученных методом
импульсного лазерного осаждения из обратного потока частиц эрозионного факела. С помощью энергодисперсионного спектрометра определён
элементный состав плёнок. Проанализированы отличия спектров пропускания пористых и сплошных плёнок. Установлены взаимосвязи между условиями получения, микроструктурой и оптическими свойствами
плёнок. Показано, что оптические свойства плёнок определяются возбуждением, как поверхностных локальных плазмонов, так и поверхностных плазмон-поляритонов при указанных условиях наблюдения. |
format |
Article |
author |
Каганович, Э.Б. Крищенко, И.М. Манойлов, Э.Г. Маслак-Гудима, Н.П. Кременицкий, В.В. |
spellingShingle |
Каганович, Э.Б. Крищенко, И.М. Манойлов, Э.Г. Маслак-Гудима, Н.П. Кременицкий, В.В. Структура и оптические свойства пористых плёнок золота и серебра, полученных импульсным лазерным осаждением в вакууме Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
author_facet |
Каганович, Э.Б. Крищенко, И.М. Манойлов, Э.Г. Маслак-Гудима, Н.П. Кременицкий, В.В. |
author_sort |
Каганович, Э.Б. |
title |
Структура и оптические свойства пористых плёнок золота и серебра, полученных импульсным лазерным осаждением в вакууме |
title_short |
Структура и оптические свойства пористых плёнок золота и серебра, полученных импульсным лазерным осаждением в вакууме |
title_full |
Структура и оптические свойства пористых плёнок золота и серебра, полученных импульсным лазерным осаждением в вакууме |
title_fullStr |
Структура и оптические свойства пористых плёнок золота и серебра, полученных импульсным лазерным осаждением в вакууме |
title_full_unstemmed |
Структура и оптические свойства пористых плёнок золота и серебра, полученных импульсным лазерным осаждением в вакууме |
title_sort |
структура и оптические свойства пористых плёнок золота и серебра, полученных импульсным лазерным осаждением в вакууме |
publisher |
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України |
publishDate |
2012 |
url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/75890 |
citation_txt |
Структура и оптические свойства пористых плёнок золота
и серебра, полученных импульсным лазерным осаждением
в вакууме / Э.Б. Каганович, И.М. Крищенко, Э.Г. Манойлов,
Н.П. Маслак-Гудима, В.В. Кременицкий // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2012. — Т. 10, № 4. — С. 859-867. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
series |
Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
work_keys_str_mv |
AT kaganovičéb strukturaioptičeskiesvojstvaporistyhplënokzolotaiserebrapolučennyhimpulʹsnymlazernymosaždeniemvvakuume AT kriŝenkoim strukturaioptičeskiesvojstvaporistyhplënokzolotaiserebrapolučennyhimpulʹsnymlazernymosaždeniemvvakuume AT manojlovég strukturaioptičeskiesvojstvaporistyhplënokzolotaiserebrapolučennyhimpulʹsnymlazernymosaždeniemvvakuume AT maslakgudimanp strukturaioptičeskiesvojstvaporistyhplënokzolotaiserebrapolučennyhimpulʹsnymlazernymosaždeniemvvakuume AT kremenickijvv strukturaioptičeskiesvojstvaporistyhplënokzolotaiserebrapolučennyhimpulʹsnymlazernymosaždeniemvvakuume |
first_indexed |
2025-07-06T00:05:21Z |
last_indexed |
2025-07-06T00:05:21Z |
_version_ |
1836853831840825344 |
fulltext |
859
PACS numbers:61.43.Gt, 61.46.Df,68.03.Fg,68.37.Hk,73.20.Mf,78.67.Rb, 81.16.Mk
Структура и оптические свойства пористых плёнок золота
и серебра, полученных импульсным лазерным осаждением
в вакууме
Э. Б. Каганович, И. М. Крищенко, Э. Г. Манойлов,
Н. П. Маслак-Гудима*, В. В. Кременицкий
*
Институт физики полупроводников им. В. Е. Лашкарёва НАН Украины,
просп. Науки, 41,
03028 Киев, Украина
*Технический центр НАН Украины,
ул. Покровская, 13,
04070 Киев, Украина
Методами растровой электронной микроскопии исследована микрострук-
тура плёнок пористого золота и пористого серебра, полученных методом
импульсного лазерного осаждения из обратного потока частиц эрозионно-
го факела. С помощью энергодисперсионного спектрометра определён
элементный состав плёнок. Проанализированы отличия спектров про-
пускания пористых и сплошных плёнок. Установлены взаимосвязи меж-
ду условиями получения, микроструктурой и оптическими свойствами
плёнок. Показано, что оптические свойства плёнок определяются воз-
буждением, как поверхностных локальных плазмонов, так и поверхност-
ных плазмон-поляритонов при указанных условиях наблюдения.
Методами растрової електронної мікроскопії досліджено мікроструктуру
плівок пористого золота та пористого срібла, одержаних методою імпуль-
сного лазерного осадження зі зворотнього потоку частинок ерозійного фа-
кела. За допомогою енергодисперсійного спектрометра було визначено
елементний склад плівок. Проаналізовано відмінність спектрів пропус-
кання пористих і суцільних плівок. Встановлено взаємозв’язки між умо-
вами одержання, мікроструктурою й оптичними властивостями плівок.
Показано, що оптичні властивості плівок визначаються збудженням як
поверхневих локальних плазмонів, так і поверхневих плазмон-
поляритонів за вказаних умов спостереження.
The microstructure of the porous gold and porous silver films fabricated by
pulsed laser deposition from the reverse flow of particles of the erosion torch
is investigated with scanning electron microscopy. The elemental composi-
tion of films is determined, using energy dispersive spectrometer. The
Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies
2012, т. 10, № 4, сс. 859—867
© 2012 ІМФ (Інститут металофізики
ім. Г. В. Курдюмова НАН України)
Надруковано в Україні.
Фотокопіювання дозволено
тільки відповідно до ліцензії
860 Э. Б. КАГАНОВИЧ, И. М. КРИЩЕНКО, Э. Г. МАНОЙЛОВ и др.
transmission spectra differences between the porous and continuous films
are analysed. The correlations between the preparation conditions, micro-
structure, and optical properties of films are revealed. As shown, the optical
properties of films are determined by excitation of both surface local plas-
mons and surface plasmon-polaritons under the specified observation condi-
tions.
Ключевые слова: растровая электронная микроскопия, импульсное ла-
зерное осаждение, плёнки пористого золота (серебра), поверхностный ло-
кальный плазмон.
(Получено 22 мая 2012 г.)
1. ВВЕДЕНИЕ
Пористые благородные металлы привлекают внимание в связи с раз-
личными применениями, включая фотонику, сенсорику, нелиней-
ную оптику, катализ и др. Это – нанокомпозитные системы с новы-
ми свойствами, которые востребованы, благодаря возможностям ва-
рьировать в широких пределах их структурные, оптические и другие
свойства. Эти возможности реализуются разработками методов их
формирования. Способы получения пористого золота (por-Au) и по-
ристого серебра (por-Ag) включают электронно-лучевую литографию
(см., например, [1]), методы, основанные на использовании шабло-
нов (см., например, [2, 3]). Небольшое число работ посвящено полу-
чению пористого золота, еще меньше – пористому серебру. Особый
интерес вызывают сообщения [4—7] о получении ультратонких (100
нм) свободных нанопористых, с размером пор 10—50 нм, мембран зо-
лота путем растворения серебра из сплава серебро—золото. Было по-
казано, что эти мембраны обладают свойствами как планарных пле-
нок, так и наночастиц (НЧ), соответственно, демонстрируя возбуж-
дения как поверхностного плазмон-поляритонного, так и поверх-
ностного локального плазмонного резонансов [7].
Пленки пористого золота и пористого серебра, насколько нам из-
вестно, не были получены вакуумными методами. Среди вакуум-
ных методов формирования нанокомпозитных структур особое ме-
сто отведено методу импульсного лазерного осаждения (ИЛО) [8]. В
наших предыдущих работах [9, 10] методом ИЛО в вакууме были
получены нанокомпозитные пористые структуры, содержащие на-
ночастицы золота и серебра, на которых наблюдали проявление по-
верхностного локального плазмонного резонанса.
Цель данной работы – исследовать влияние условий формирова-
ния пленок пористого золота и пористого серебра, полученных мето-
дом импульсного лазерного осаждения из обратного потока частиц
эрозионного факела, на их структуру, морфологию, размеры зерен,
состав, пористость и на оптические свойства – спектры пропускания.
СТРУКТУРА И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОРИСТЫХ ПЛЁНОК Au И Ag 861
2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
В отличие от традиционного метода импульсного лазерного оса-
ждения из прямого высокоэнергетического потока частиц эрозион-
ного факела на подложку, расположенную на расстоянии по норма-
ли к мишени, в данной работе использован метод импульсного ла-
зерного осаждения из обратного низкоэнергетического потока ча-
стиц эрозионного факела на подложку, расположенную в области
мишени. В наших предыдущих работах (см., например, [9]) было
показано, что из прямого потока частиц растут шероховатые, «не-
пористые» (пористость составляла всего несколько объемных про-
центов) структуры с резко неоднородным профилем поверхности, с
размерами зерен большой дисперсности в диапазоне десятков
нанометров. При осаждении же из обратного потока частиц форми-
руются пленки более однородные, сильно пористые (пористость до-
стигает 50—60 объемных %). Профиль толщины пленок близок к
форме клина.
Луч лазера ИАГ:Nd3+
(длина волны излучения 1,06 мкм, энергия
в импульсе 0,2 Дж, длительность импульса 10 нс и частота их по-
вторения 25 Гц) сканировал мишень из кусочка золота или серебра
в вакуумной камере в атмосфере аргона с давлением 10—20 Па.
Плотность энергии облучения составляла ≅ 20 Дж/см2. Осаждение
выполняли на подложку – монокристаллический кремний марки
КДБ-10 и стекло. В этих условиях толщины пленок на участках,
расположенных вблизи оси факела составляли 50—75 нм, вдали
около 10—15 нм.
Исследование микроструктуры выполнены с помощью сканиру-
ющего электронного микроскопа (SEM) JSM-6490 LV производства
компании JEOL Ltd (Япония), оборудованного энергодисперсион-
ным спектрометром (ЭДС) INCA Energy 350 производства Oxford
Instruments Analytical (Великобритания). Методом растровой элек-
тронной микроскопии (РЭМ) с использованием сигналов вторичных
электронов (SEI) получены топографические изображения поверх-
ности, а с использованием обратно рассеянных (BES, BEC) (отра-
женных) электронов – сведения о составе поверхности (изображе-
ния в композиционном контрасте (BEC)) и ее неоднородности. Энер-
гия пучка электронов была 15—20 кэВ. Пространственное разреше-
ние и глубина взаимодействия пучка электронов с образцом, опре-
деляемые плотностью образца, диаметром пучка и ускоряющим
напряжением, составляли около 5—10 нм и 1—2 мкм соответственно.
Определение элементного состава образцов выполняли с помо-
щью энергодисперсионного спектрометра при ускоряющем напря-
жении 15—20 кВ и токе пучка 1—3 нА. Количественный анализ хи-
мического состава выполняли путем сравнения интенсивностей ха-
рактеристических рентгеновских линий образца и стандартов.
Спектры пропускания пленок измеряли на спектрометре СФ-26 в
862 Э. Б. КАГАНОВИЧ, И. М. КРИЩЕНКО, Э. Г. МАНОЙЛОВ и др.
диапазоне энергий 1,3—3,7 эВ при нормальном падении света на об-
разец.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты исследования микроструктуры полученных пленок
por-Au и por-Ag методом растровой электронной микроскопии при-
ведены на рис. 1—3. На рисунках 1, 2 даны примеры изображения
во вторичных и в отраженных электронах пленок por-Au (рис. 1) и
por-Ag (рис. 2) в точках пленки с толщинами, убывающими по кри-
вой клина (рис. 1, а, б, рис. 2, а, б). Изображения свидетельствуют о
том, что состав пленок нанокомпозитный, наряду с наночастицами
а б
Рис. 1. Изображения с помощью РЭМ пленок por-Au на участках большей
(а) и меньшей (б) толщины клина.
а б
Рис. 2. Изображения с помощью РЭМ пленок por-Ag на участках большей
(а) и меньшей (б) толщины клина.
СТРУКТУРА И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОРИСТЫХ ПЛЁНОК Au И Ag 863
металла (светлые пятна) присутствуют поры (темные пятна). В от-
личие от Au НЧ зерна серебра представляют собой гетерочастицу,
включающую ядро – Ag НЧ и оболочку в виде оксидов серебра. Со-
отношение по площади светлых и темных участков сопоставимо,
что указывает на высокую пористость пленок, составляющую 50—
60 объемных %.
Как видно из сравнения рис. 1, а, б и рис. 2, а, б, большими раз-
мерами НЧ (до 30—40 нм для пленок por-Au и до 50 нм для пленок
por-Ag) характеризуются нанокомпозиты большей толщины,
сформированные вблизи оси эрозионного факела. Форма НЧ в этой
области в большей степени отличается от сферической, в то время
как форма НЧ на участке пленки меньшей толщины, удаленной от
оси факела, практически сферическая. Их размеры меньшие, не
превышают 15—20 нм для пленок por-Au и 35 нм для пленок por-Ag.
Несколько большие размеры Ag НЧ связаны с их гетероструктурой,
а
б
Рис. 3. Рентгеновские спектры полученных пленок por-Au (а) и por-Ag (б)
на кремнии КДБ-10. Слева направо: углерод, кислород, кремний, золото
(серебро).
864 Э. Б. КАГАНОВИЧ, И. М. КРИЩЕНКО, Э. Г. МАНОЙЛОВ и др.
с наличием оболочек – оксидов серебра. Наблюдаемая микро-
структура обусловлена указанными выше условиями формирова-
ния пленок из обратного потока частиц эрозионного факела, когда
более крупные НЧ и большее их количество за время импульса ла-
зерного излучения поступает на участок пленки, расположенной
вблизи оси факела.
По предварительным данным, определенная пористость толстых
участков пленки несколько больше, в 1,15—1,4 раза, чем тонких.
Это связано с большей неупорядоченностью микроструктуры тол-
стых участков пленки, с большими их размерами и большим от-
клонением от сферической формы. В то же время более тонкие
пленки характеризуются большей упорядоченностью микрострук-
туры, несколько меньшей пористостью.
На рентгеновских спектрах, кроме золота и серебра, идентифи-
цируются кремний – материал подложки, углерод – как след-
ствие условий формирования пленок в вакуумной камере, откачи-
ваемой масляными насосами. Наличие кислорода обусловлено
формированием оксидного слоя SiOx на c-Si подложке. В качестве
примера на рис. 3 приведены рентгеновские спектры для пленок
por-Au (рис. 3, а) и por-Ag (рис. 3, б). Результаты определения эле-
ментного состава пленок свидетельствуют о том, что весовые % со-
ставляют: золота, серебра – 1,5—2,5, кислорода – 1—1,5, кремния
– до 80, углерода – до 20.
На рисунке 4 представлены измеренные на спектрометре СФ-26 в
диапазоне длин волн 360—1000 нм при нормальном падении света
спектры пропускания Т(λ) пленок por-Au (кривые 1, 3) и por-Ag
Рис. 4. Спектры пропускания пленок por-Au (кривые 1, 3) и por-Ag (кри-
вые 2, 4) для точек меньшей (кривые 1, 2) и большей (кривые 3, 4) толщин
клина.
СТРУКТУРА И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОРИСТЫХ ПЛЁНОК Au И Ag 865
(кривые 2, 4), полученных вдали (кривые 1, 2) и вблизи (кривые 3,
4) от оси факела. В отличие от сплошных пленок золота (серебра),
для которых свет сильно поглощается в ближней ИК- и видимой об-
ластях спектра из-за поглощения на свободных носителях, как
видно из рис. 4, в пленках por-Au (por-Ag) это поглощение отсут-
ствует в области длин волн больше 620 нм. Для них проявляются
пики поглощения около 2,25 эВ для por-Au и 2,6 эВ для por-Ag,
связанные с возбуждением поверхностных локальных плазмонов
на наночастицах металла. Для значений энергий больших энергий
плазмонного резонанса для пленок por-Au характер спектров опре-
деляется поглощением на d—sp межзонных переходах. Он аналоги-
чен для пленок пористого и массивного золота. В этой области
больших энергий для пленок por-Ag поглощение отсутствует, так
как энергии их межзонных переходов смещены в сторону больших
энергий по сравнению с измеряемым диапазоном. Сопоставление
кривых 1 и 2 свидетельствует о том, что с увеличением размеров
наночастиц спектры Т(λ) уширяются и несколько смещаются.
Различие волновых векторов поверхностных плазмон-полярито-
нов сплошной пленки (массивного металла) и фотонов определяет
запрет на взаимодействие плазмонного возбуждения и светового
излучения без подбора режима полного внутреннего отражения
(ПВО). Для наночастиц, как следствие кривизны их поверхности,
происходит отмена этого запрета. Этим определяется различие
спектров пропускания сплошных пленок и пористых, содержащих
наночастицы. С другой стороны, в пористых пленках может иметь
место диполь-дипольное взаимодействие между НЧ, в результате
которого колебания плазмонов в одной наночастице индуцируют
колебания в соседних. Если расстояние между НЧ меньше длины
распространения поверхностных плазмон-поляритонов, то проис-
ходит их возбуждение. Если же расстояние между НЧ больше этой
длины, то ее распространение ограничивается размерами НЧ, т.е.
имеет место поверхностное локальное плазмонное возбуждение. По
приведенным выше данным расстояние между НЧ меньше длины
волны поверхностного плазмонного поляритона. Эти данные под-
тверждают результаты нашей (совместно с группой профессора
Сердеги Б. К.) статьи [10], в которой методом поляризационной мо-
дуляции электромагнитного излучения были исследованы в гео-
метрии Кречмана, в режиме ПВО рассматриваемые пористые плен-
ки золота и серебра.
Было показано, что для этих пористых пленок возможно одно-
временно взаимодействие, как с p-, так и с s-поляризованным све-
том. Соответственно, наряду с возбуждением поверхностных плаз-
мон-поляритонов имело место и возбуждение поверхностных ло-
кальных плазмонов. Из характеристик поляризационной разности
коэффициентов внутреннего отражения
2 2
s pR RΔρ = − в условиях
866 Э. Б. КАГАНОВИЧ, И. М. КРИЩЕНКО, Э. Г. МАНОЙЛОВ и др.
поверхностного плазмонного резонанса были получены сведения о
толщине пленок, их морфологии, топологии (величине шерохова-
тости, степени дисперсности НЧ), диэлектрических свойствах. Ха-
рактер угловой зависимости поляризационной разности коэффици-
ентов отражения Δρ(θ) для por-Au (por-Ag) пленок толщиной около
50 нм отличался от таковой для сплошных пленок отсутствием ре-
зонансного угла возбуждения и наличием «нерезонансного» компо-
нента отражения от диэлектрика. Для пленок por-Au (por-Ag) зави-
симости Δρ(θ) имели отрицательный участок с отрицательным зна-
ком кривизны, что присуще возбуждению только p-поляризован-
ным светом. Для пленок меньшей толщины отрицательный участок
зависимости Δρ(θ) имел положительный знак кривизны, что указы-
вало на возбуждение волнами s- и р-поляризации. Спектральные
зависимости поляризационной разности в диапазоне длин волн
λ = 450—1000 нм подтвердили картину взаимодействия электромаг-
нитного излучения с электронной структурой НЧ. Так, для пленок
por-Au наблюдали характерные пики на длине волны λ = 530 нм,
близкой к резонансной частоте возбуждения Au НЧ. Это указало на
наличие диспергированных НЧ по всему объему пленок. Наличие
отрицательного знака этих спектров как для por-Au, так и por-Ag
указывало на взаимодействие со светом s- и р-поляризации. Для бо-
лее толстых пленок спектральные характеристики Δρ(λ) были по-
добны аналогичным для сплошных пленок; взаимодействие с элек-
тромагнитной волной носило плазмон-поляритонный характер.
Итак, полученные данные при анализе этих зависимостей о тол-
щине, морфологии пленок согласуются с результатами структур-
ных исследований данной работы.
4. ВЫВОДЫ
Объектом исследования являются пленки, полученные методом
импульсного лазерного осаждения из обратного потока частиц эро-
зионного факела на подложку, расположенную в плоскости мише-
ни, пористого золота (por-Au) и пористого серебра (por-Ag) толщи-
ной до 100 нм, пористостью в 50—70 объемных % и с размерами на-
ночастиц до нескольких десятков нанометров.
Методом растровой электронной микроскопии определена мик-
роструктура и с помощью энергодисперсионного спектрометра эле-
ментный состав пленок. Проанализированы связи между условия-
ми формирования, морфологией и спектрами пропускания пленок.
Показано, что полученные пленки por-Au, por-Ag характеризуются
в отличие от сплошных (массивных) пленок возбуждением поверх-
ностных локальных плазмонов. В исследованных пленках por-Au и
por-Ag выполнено сопоставление с возбуждением в условиях нару-
шенного полного внутреннего отражения как поверхностных ло-
СТРУКТУРА И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОРИСТЫХ ПЛЁНОК Au И Ag 867
кальных плазмонов, так и поверхностных плазмон-поляритонов.
Работа выполнена при поддержке Национальной целевой науч-
но-технической программы «Нанотехнологии и наноматериалы» на
2010—2014 гг.
ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. H. Mertens, J. Verhoeven, A. Polman, and F. D. Fichelaar, Appl. Phys., 85:
1317 (2004).
2. R. Seshadri and F. C. Meldrum, Adv. Mater., 12, No. 15: 1149 (2000).
3. H. Masuda and K. Fukuda, Science, 28: 1466 (1995).
4. Yi Ding and J. Erlebacher, J. Am. Chem. Soc., 125: 7772 (2003).
5. J. Erlebacher, M. J. Aziz, A. Karma, N. Dimitrov, and K. Sleraddzki, Nature,
410: 450 (2001).
6. Yi Ding, Y-K Kim, and J. Erlebacher, Adv. Mater., 16, No. 21: 1897 (2004).
7. F. Yu, S. Ahl, A.-M. Caminade, J.-P. Majoral, W. Knoil, and J. Erlebacher,
Anal. Chem., 78: 7346 (2006).
8. A. V. Kabashin and M. Meuner, Recent Advances in Laser Processing of Mate-
rials (Eds. J. Perrière, E. Millon, and E. Fogarassy) (Amsterdam: Elsevier:
2006), ch. 1, p. 1.
9. Е. Б. Каганович, І. М. Кізяк, Е. Г. Манойлов, Л. С. Максименко, І. Є. Ма-
тяш, С. П. Руденко, Б. К. Сердега, Укр. фіз. журн., 54, № 6: 624 (2009).
10. Э. Б. Каганович, С. А. Кравченко, Л. С. Максименко, Э. Г. Манойлов,
И. Е. Матяш, О. Н. Мищук, С. П. Руденко, Б. К. Сердега, Оптика и спек-
троскопия, 110, № 9: 552 (2011).
|