Evaluación del transporte plasmónico en nanocables de plata portadores de corriente

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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Artículo de método

Evaluación del transporte plasmónico en nanocables de plata portadores de corriente

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DOI:

10.3791/51048

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11 de diciembre 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

En este artículo

Resumen

Los nanohilos de plata pueden transportar simultáneamente electrones e información óptica en forma de plasmones de superficie. Aquí se describe un procedimiento para realizar un circuito compartido de este tipo y se evalúan las limitaciones en la propagación de ambos portadores de información.

Resumen

Plasmonics es una tecnología emergente capaz de transportar simultáneamente una señal plasmónica y una señal electrónica en el mismo soporte de información^1,2,3. En este contexto, los nanocables metálicos son especialmente deseables para la realización de redes de enrutamiento densas⁴. Un requisito previo para operar dicha plataforma compartida basada en nanocables se basa en nuestra capacidad para contactar eléctricamente con nanocables metálicos individuales y excitar de manera eficiente los polaritos de plasmón^{de superficie 5} en este soporte de información. En este artículo, describimos un protocolo para llevar terminales eléctricos a nanocables de plata^sintetizados químicamente 6 distribuidos aleatoriamente sobre un sustrato de vidrio⁷. Las posiciones de los extremos del nanocable con respecto a los puntos de referencia predefinidos se ubican con precisión utilizando microscopía de transmisión óptica estándar antes de la encapsulación en una resistencia sensible a los electrones. Las zanjas que representan la disposición de los electrodos se diseñan posteriormente mediante litografía por haz de electrones. A continuación, los electrodos metálicos se fabrican mediante la evaporación térmica de una capa de Cr/Au seguida de un despegue químico. Los nanohilos de plata contactados se transfieren finalmente a un microscopio de radiación de fuga para la excitación y caracterización del plasmón de superficie^8,9. Los plasmones de superficie se lanzan en los nanocables enfocando un rayo láser de infrarrojo cercano en un punto limitado por difracción que se superpone a un extremo de nanocable^5,9. Para nanocables suficientemente grandes, el modo de plasmón de superficie se filtra en el sustrato de vidrio^9,10. Esta radiación de fuga es fácilmente detectada, visualizada y analizada en los diferentes planos conjugados en la microscopía de radiación de fuga^9,11. Los terminales eléctricos no afectan la propagación del plasmón. Sin embargo, un deterioro morfológico del nanocable inducido por la corriente degrada drásticamente el flujo de plasmones de superficie. La combinación de la microscopía de radiación de fuga de plasmón superficial con un análisis simultáneo de las características de transporte eléctrico de los nanocables revela las limitaciones intrínsecas de dichos circuitos plasmónicos.

Introducción

Plasmonics tiene como objetivo fusionar la electrónica y la fotónica en un soporte físico compartido a través de la mediación de una onda de densidad de electrones llamada polaritón de plasmón^{de superficie 1,2,3}. El plasmón de superficie puede viajar en varias geometrías de guía de onda e interfaces. Entre ellos, los nanocables metálicos son especialmente deseables. Como estructuras cuasi-unidimensionales, confinan drásticamente el campo de plasmones a una escala profunda de sublongitud de onda, mientras actúan como interconexiones eléctricas capaces de sostener un flujo de electrones, como se muestra en el dibujo artístico de la Figura 1.<....