Управление потоком поверхностных плазмонполяритонов с помощью внешних полей

1. УПРАВЛЕНИЕ ПОТОКОМ ПОВЕРХНОСТНЫХ ПЛАЗМОН-ПОЛЯРИТОНОВ С ПОМОЩЬЮ ВНЕШНИХ ПОЛЕЙ

УПРАВЛЕНИЕ ПОТОКОМ
ПОВЕРХНОСТНЫХ ПЛАЗМОНПОЛЯРИТОНОВ С ПОМОЩЬЮ
ВНЕШНИХ ПОЛЕЙ
Скачков Сергей Сергеевич
Крымский федеральный университет им. В. И. Вернадского
Физико-технический институт
Кафедра экспериментальной физики
Научный руководитель
Дзедолик Игорь Викторович,
профессор, д. ф.-м. н.

2. Введение

Цель работы: компьютерное моделирование наноразмерных плазмонных
устройств, принцип действия которых основан на управлении потоком
поверхностных плазмон-поляритонов
Поверхностные
плазмон-поляритоны
(ППП)
генерируются
в
результате
взаимодействия фотонов, фононов и
плазмонов
при
распространении
электромагнитной волны вдоль границы
раздела диэлектрической среды и металла
2

3. Граничные условия для ППП для ТМ-моды

H y 2 H y1
E z 2 E z1
2 1
2 1
Длина волны и постоянная распространения ППП:
2 1
2 c
SPP
eff
eff
1 2
eff
c
1
– волновой вектор ППП
– коэффициент затухания
в среде 1
2
– коэффициент затухания
в среде 2
3

4. Условия возбуждения ППП

1( ) '1 i "1 - диэлектрическая проницаемость металла
2
- диэлектрическая проницаемость диэлектрика
1( ) должна быть отрицательной '1 0
2) '1 по модулю должна быть больше чем 2 '1 2
1) Действительная часть
2 1
c 1 2
1 2 1
4

5.

Распределение потока плотности энергии в системе
металл-диэлектрик
Плазмонная волна экспоненциально
затухает в металле и в диэлектрике
вдоль нормальной оси к границе раздела
0 633нм
air 1
Re( Au ) 11.6
Постоянная распространения ППП на
поверхности полоскового волновода
Au Air
k0 Air
Au Air
1/ 2
5

6. Плазмонный полевой транзистор, действующий по принципу полупроводникового полевого транзистора со встроенным каналом

(б)
(а)
np
SPP
M
D
UG
Полевой транзистор со встроенным каналом (а);
Металлический полосковый волновод (вид в разрезе) (б).
Роль тока в плазмонном полевом транзисторе (ППТ) выполняет поток ППП.