Avaliando plasmônicos Transporte em Prata atual de transporte de nanofios

Mingxia Song; Arnaud Stolz; Douguo Zhang; Juan Arocas; Laurent Markey; Gérard Colas des Francs; Erik Dujardin; Alexandre Bouhelier

doi:10.3791/51048

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Artigo de método

Avaliando plasmônicos Transporte em Prata atual de transporte de nanofios

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DOI:

10.3791/51048

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11 de dezembro de 2013

Mingxia Song¹ , Arnaud Stolz¹ , Douguo Zhang² , Juan Arocas¹ , Laurent Markey¹ , Gérard Colas des Francs¹ , Erik Dujardin³ , Alexandre Bouhelier¹

¹Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne CNRS-UMR 6303, Université de Bourgogne, ²Department of Optics and Optical Engineering, University of Science and Technology of China, ³CEMES, CNRS-UPR 8011

Neste artigo

Resumo

Os nanofios de prata podem transportar simultaneamente elétrons e informações ópticas na forma de plasmons de superfície. Um procedimento é descrito aqui para realizar esse circuito compartilhado e as limitações na propagação de ambas as portadoras de informações são avaliadas.

Resumo

A plasmônica é uma tecnologia emergente capaz de transportar simultaneamente um sinal plasmônico e um sinal eletrônico no mesmo suporte de informação^1,2,3. Nesse contexto, os nanofios metálicos são especialmente desejáveis para a realização de redes de roteamento densas⁴. Um pré-requisito para operar essa plataforma baseada em nanofios compartilhada depende de nossa capacidade de entrar em contato elétrico com nanofios metálicos individuais e excitar com eficiência os polaritons de plasmon^{de superfície 5} neste suporte de informações. Neste artigo, descrevemos um protocolo para trazer terminais elétricos para nanofios de prata sintetizados quimicamente⁶ distribuídos aleatoriamente em um substrato de vidro⁷. As posições das extremidades dos nanofios em relação aos pontos de referência predefinidos são localizadas com precisão usando microscopia de transmissão óptica padrão antes do encapsulamento em uma resistência sensível a elétrons. As trincheiras que representam o layout do eletrodo são posteriormente projetadas por litografia de feixe de elétrons. Os eletrodos de metal são então fabricados por evaporação térmica de uma camada de Cr / Au seguida por uma decolagem química. Os nanofios de prata contatados são finalmente transferidos para um microscópio de radiação de vazamento para excitação e caracterização de plasmons de superfície^8,9. Os plasmons de superfície são lançados nos nanofios focalizando um feixe de laser infravermelho próximo em um ponto limitado por difração que se sobrepõe a uma extremidade do nanofio^5,9. Para nanofios suficientemente grandes, o modo plasmon de superfície vaza para o substrato de vidro^9,10. Essa radiação de vazamento é prontamente detectada, fotografada e analisada nos diferentes planos conjugados na microscopia de radiação de vazamento^9,11. Os terminais elétricos não afetam a propagação do plasmon. No entanto, uma deterioração morfológica induzida por corrente do nanofio degrada drasticamente o fluxo de plasmons de superfície. A combinação de microscopia de radiação de vazamento de plasmon de superfície com uma análise simultânea das características de transporte elétrico de nanofios revela as limitações intrínsecas de tais circuitos plasmônicos.

Introdução

A plasmônica visa fundir eletrônica e fotônica em um suporte físico compartilhado por meio da mediação de uma onda de densidade eletrônica chamada polariton plasmônico^{de superfície 1,2,3}. O plasmon de superfície pode viajar em várias geometrias e interfaces de guia de onda. Entre eles, os nanofios de metal são especialmente desejáveis. Como estruturas quase unidimensionais, elas confinam drasticamente o campo plasmônico a uma escala de comprimento de onda profundo, enquanto atuam como interconexões elétricas capazes de sustentar um fluxo de elétrons, conforme ilustrado pelo desenho artístico da Figura 1.

Tanto a ....