بهبود حساسیت فله و FoM در آرایه آنتن نانودیپل پلاسمونیک
الموضوعات :
1 - Electrical Engineering, Shiraz University of Technology, Shiraz, Iran
2 - Electrical Engineering, Shiraz University of Technology, Shiraz, Iran
الکلمات المفتاحية: شکل شایستگی (FoM) , نانو آنتن , پاسخ نوری , حساسیت , حسگر,
ملخص المقالة :
در این مقاله ، حساسیت آرایه آنتن نانودیپل پلاسمونیک برای مواد مختلف فلز نانودیفل و بستر با تغییر ضریب شکست محیط اطراف محاسبه می شود. عملکرد آرایه پیشنهادی ما در دو طول موج 1310 و 1550 نانومتر ، طول موج پنجره های مخابراتی دوم و سوم مورد مطالعه قرار گرفته است. نشان داده شده است که با استفاده از نانوذرات نقره (Ag) به جای طلا (Au) ، حساسیت فله ساختار نانو بهبود می یابد. با جایگزینی ماده بستر از Si به SiO2 ، حساسیت به ترتیب در طول موجهای 1310 و 1550 نانومتر تا 1220 و 1150 نانومتر / RIU افزایش می یابد ، که برای کاربردهای سنجش بسیار مناسب است. علاوه بر این ، رقم شایستگی (FoM) حسگر پلاسمونیک برای هر دو لایه زیرین و مواد نانودیفلی محاسبه می شود. حداکثر مقدار FoM برای آرایه نانو آنتن با بستر SiO2 و نانودیفل Ag بدست می آید و برابر با 35/14 است. علاوه بر این ، نشان داده شده است که با افزایش ضخامت نانو قطب ، حساسیت ساختار نانو و FoM افزایش می یابد
1. T. Okamoto, I. Yamaguchi, and T. Kobayashi, “Local plasmon sensor with gold colloid monolayers deposited upon glass substrates,” Opt. Lett., vol. 25, no. 6, pp. 372–374, 2000.
2. M. M. Miller and A. A. Lazarides, “Sensitivity of metal nanoparticle surface plasmon resonance to the dielectric environment,” J. Phys. Chem. B, vol. 109, no. 46, pp. 21556–21565, 2005.
3. K. S. Lee and M. A. El-Sayed, “Gold and silver nanoparticles in sensing and imaging: sensitivity of plasmon response to size, shape, and metal composition,” J. Phys. Chem. B, vol. 110, no. 39, pp. 19220–19225, 2006.
4. C. L. Nehl, H. Liao, and J. H. Hafner, “Optical properties of star-shaped gold nanoparticles,” Nano Lett., vol. 6, no. 4, pp. 683–688, 2006. 5. S. A. Maier, Plasmonics: fundamentals and applications, Springer, New York, 2007.
6. M. Lamy de la Chapelle and A. Pucci, Nanoantenna: plasmon-enhanced spectroscopies for biotechnological applications, Pan Stanford Publishing Pte. Ltd., USA, 2013.
7. S. J. Zalyubovskiy, M. Bogdanova, A. Deinega, Y. Lozovik, A. D. Pris, K. H. An, W. P. Hall, and R. A. Potyrailo, “Theoretical limit of localized surface plasmon resonance sensitivity to local refractive index change and its comparison to conventional surface plasmon resonance sensor,” J. Opt. Soc. Am. A, vol. 29, no. 6, pp. 994–1002, 2012.
8. P. B. Johnson and R. W. Christy, “Optical constants of the noble metals,” Phys. Rev. B, vol. 6, no. 12, pp. 4370–4379, 1972.
9. D. J. Segelstein, “The complex refractive index of water,” M.Sc. Thesis, University of Missouri, Kansas City, 1981.
10. S. S. Mousavi, P. Berini, and D. McNamara, “Periodic plasmonic nanoantennas in a piecewise homogeneous background,” Opt. Express, vol. 20, no. 16, pp. 18044-18065, 2012.
11. P. Berini, “Bulk and surface sensitivities of surface plasmon waveguides,” New J. Phys., vol. 10, no. 10, pp. 105010-105047, 2008.
12. M. Alavirad, L. Roy, and P. Berini, “Optimization of plasmonic nanodipole antenna arrays for sensing applications,” IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron., vol. 20, no. 3, pp. 7–14, 2014.
