Summary
이 프로토콜에는 여기를 확인 하 고 결합 빛 방출 및 정기적인 배열에서 발생 블로흐와 같은 표면 플라스몬 polaritons 사이 요금 계측을 설명 합니다.
Abstract
여기 고 커플링 시간 해결 기술을 사용 하지 않고도 금속 정기적인 배열에서 발생 하는 빛 방출 및 표면 플라스몬 polaritons (SPPs) 사이 속도 측정 하는 독특한 방법을 개발 했습니다. 우리가 간단한 광학 측정에 의해 측정 될 수 있는 수량에 의해 요금을 공식화 했습니다. 계측 각도 및 양극 화 해결 반사도 및 photoluminescence 분광학에 따라 여기에서 설명 합니다. 우리의 접근은 그것의 단순 일상적인 광학 및 몇몇 기계적인 단계 이며 따라서 대부분 연구 실험실의 매우 저렴 한 흥미로운.
Introduction
표면 플라스몬 중재 형광 (SPMF)는 상당한 관심을 받고 있다 최근1,2,,34,,56. 빛이 미터 plasmonic 시스템에 근접에서 배치는, 미터 및 표면 플라스몬 polaritons (SPPs) 사이 에너지를 전송할 수 있습니다. 일반적으로, 강한 plasmonic 필드 강하게 미터2의 흥분을 높일 수 있다. 동시에 방출 속도 또한 큰 밀도-의-미국 SPPs, 잘 알려진 퍼셀 효과3항복에 의해 만들어진 때문에 증가 했다. 이 두 프로세스는 SPMF 생산에 손에 손을 작동 합니다. SPMF 솔리드 스테이트 조명1,4,5및 바이오-탐지6, 수확 에너지에에서 다양 한 응용 프로그램을 자극 했다 집중 조사 중 현재 이다. 특히, 에너지 전송 속도 SPPs는 미터와 반대로, 즉, 에서 지식을 자극 및 요금, 커플링 이다 매우 중요. 그러나, 여기 및 방출 프로세스는 일반적으로 함께 얽혀 버린,이 부분에 대 한 연구는 아직 부족 한. 예를 들어 연구의 대부분만 방출 SPPs7하지 않고 단순히 비교 하는 구동 효율 비율을 결정 합니다. 여기 속도의 정확한 측정은 아직 없습니다. 다른 한편으로, 기존의 시간-해결 형광 일생 분광학 등 기법은 방출 과정의 역학을 공부 하 고 정기적으로 사용 되지만 그들은 총 감퇴 율8에서 연결 속도 분리 수 있습니다. 여기, 우리가 어떻게 하나 속도 방정식 모델 및 일시적인 결합된 모드 이론9,10결합 하 여 그들을 확인할 수 있습니다 설명 합니다. 놀랍게도, 우리는 여기와 요금 커플링 나타낼 수 있다 측정 수량, 각도 및 양극 화 해결 반사도 및 photoluminescence 분광학을 수행 하 여 액세스할 수 있는 발견. 우리가 먼저 윤곽을 수립 하 고 설명 자세히 계측. 이 방식은 전적으로 주파수 도메인 기반 및 초고속 레이저 등 시간 상관 단일 광자 카운터, 비싼 어렵고 때로는8, 를 구현 하는 모든 시간 해결 액세서리 필요 하지 않습니다. 11. 우리는 여기를 확인 하 고 결합 빛 방출 및 공명 충 치 사이 요금 사용 기술에이 기술을 예상.
정기적인 시스템에 SPMF 여기 브리핑입니다. 미터 들어오는 SPPs에 의해 흥분 수 어디 블로흐 같은 SPPs 생성 될 수 있습니다, 여기 효율 η 자발적인 방출 속도 Γr에 의해 특징, 직접 여기 및 방출, 주기적으로 plasmonic 시스템에 대 한 고 나가는 SPPs 통해 붕괴. 즉, 공명 여기에서 들어오는 SPPs는 미터를 재충전 하는 강한 plasmonic 필드를 만드는 생성 됩니다. 방출 흥분 되 면, 나가는 SPPs, 이후에 radiatively 멀리 필드에 사라지고, 어떤 향상 된 방출에 기한에 그들 로부터 에너지를 전송할 수 있습니다. 그들은 SPMF를 정의합니다. 간단한 2 레벨 미터, 여기를 참조 전자의 증가 전환 흥분된 상태를 지상에서 방출 광자 방출 파장 정의에서 함께 그라운드 상태에 다시 전자의 부패를 정의 하는 반면 으로 흥분 하 고 접지 상태 사이의 에너지 차이입니다. 여기 및 방출은 SPMF에 대 한 조건이 일치 하는 수신 및 발신 SPPs9 자극 방정식 유명한 단계를 수행 하는 데 필요한
(1)
어디 ε는는 εm 하는 유 전체와 금속 유 전체 상수, θ, φ는 사건 및 방위 각, P 배열의 기간, λ는 여기 또는 방출 파장 이며 m과 n의 순서를 지정 하는 정수 SPPs입니다. 여기, 레이저 광선의 평면에 wavevector 브래그 들어오는 SPPs 기세 일치 하 고 θ 그리고 φ 함께 정의에 전자 흡수를 향상 시키기 위해 SPPs 흥분에 대 한 지정 된 사건 구성 될 것입니다는 여기 파장 λ전. 마찬가지로, 방출, 나가는 SPPs 됩니다 반대로 브래그 빛 라인과 일치 하 고 각도 지금 방출 파장 λ그들에 가능한 방출 채널을 나타냅니다. 그러나 그것을 지적 하는, 그는 미터와 vectorial 전파 SPPs를 그들의 에너지를 몇 수 
같은 크기는 
하지만 서로 다른 방향으로 SPPs 멀리 필드 다음 식 (1) (m, n)의 다양 한 조합을 통해 부패 수 있습니다.
비율 방정식 모델 및 일시적인 결합된 모드 이론 (CMT)를 사용 하 여 우리는 여기 속도 Γ전, 즉, 방출 에너지 전송 속도 SPPs에서 찾을,9,,1213 으로 표현 될 수 있다
(2)
여기서 η는 들어오는 SPPs의 부재는 상기 직접 구동 속도, Γ덧셈 은 들어오는 SPPs의 총 감퇴 율 
Γabs 와 Γ방사선 저항 흡수 및 SPPs의 복사 감소율은 고 
와 들어오는 SPPs 없이 photoluminescence 전력 비는. 다른 한편으로, 커플링 속도 Γc, 즉, SPPs, 미터에서 에너지 전송 속도으로 작성할 수 있습니다.
(3)
Γr 은 직접 방출 속도 
는 photoluminescence 전력 비는 α 사이일 SPP 중재 부패와 직접 포트, 그리고 Γ방사선α 와 Γ덧셈 α일 포트에 대 한 복사 감소율 그리고 총 감퇴 율입니다. 우리는 모든 SPP 감소율 반사 분광학에 의해 측정 될 수 있다, 하는 동안 방출 전력 비율은 photoluminescence 분광학에 의해 결정 수 있습니다 나타납니다. 세부 정보는 공식의 참조9,10에서 찾을 수 있습니다.
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Protocol
1입니다. 간섭 리소 그래피의 설치
참고: 간섭 리소 그래피 주기적 배열을12를 조작 하는 데 사용 됩니다. 도식 설치 그림 1에서 같이 구축 다음과 같습니다.
- 13 X UV 렌즈 및 50 μ m의 작은 구멍을 통해 그것은 청소 하는 모드에 대 한 공간 필터를 기반으로 패스 HeCd 다중 모드 레이저에서 325 nm 레이저 초점.
- 추가 필터링 분기 빛의 중앙 지역 두 2.5 cm 직경 홍 30 cm 떨어져 장소. 두 번째 아이리스 후 빔 직경 2.5 c m 이며 두 번째 아이리스에서 1 m 거리에서 < 3 cm은 거리와 매우 느리게 증가입니다. 빛 조명을 거의 것으로 간주 됩니다.
참고: 두 번째 아이리스에서 출력 균일 육안으로 확인 해야 합니다. - Lloyd의 거울 간섭계에 조명을된 빔 조종. 로이드의 설치는 프리즘 기반 샘플 홀더 및 5.04 cm 미러 위치 수직 그것에 포함 되어 있습니다. 직접 및 반사 조명과 함께 샘플 표면 패터 닝에 대 한 안정적인 서 파를 만듭니다. 프리즘 반사 방지 장치 역할을 합니다.
주: 서 파의 기간 P로 작성할 수 있습니다:
, 여기서 λ = 325 nm와 α는 샘플 정상에 관하여 사건 각도 그림 1에서 같이. 입사 각도 로이드의 설치를 회전 하 여 조정 될 수 있습니다.
, 여기서 λ = 325 nm와 α는 샘플 정상에 관하여 사건 각도 그림 1에서 같이. 입사 각도 로이드의 설치를 회전 하 여 조정 될 수 있습니다.2. 정기적인 배열 준비
참고: 샘플은 제조 업체에 의해 제안 된 표준 절차에 따라 준비. 모든 절차는 실 온에서 수행 됩니다.
- 1 cm2 유리 기판을 사용 하 여. 메탄올과 아세톤 초음파 목욕에서 각 10 분와 유리를 청소 하 고 먼지를 제거 하는 1 h 200 ° C에서 뜨거운 접시에 미리 구워.
- 스핀-코트 5 nm 두꺼운 접착 층으로 유리 기판 및는 100 nm 두꺼운 부정적인 수 8 감광 제 2 단 회전 coater를.
- 100에 가까운 두께 제어할 수 있도록 1:5 (v/v)의 비율에서 감마 Butyrolactone와 수-8 포토 레지스트를 희석 스핀 코팅 후 nm.
- 3-5 방울 (0.2 mL) 유리 기판에 600 rpm 10 s와 1 분, 3600 rpm에서 스핀 접착 솔루션을 연속적으로 분배.
- 같은 속도로 단계 2.2.1에서에서 2.2.2 5-7 (0.3 mL) 방울과 희석된 수-8의 단계를 반복 합니다.
참고: 접착 레이어는 포토 레지스트를 개발 하는 동안 벗기다 것 이다 있도록는 감광 유리 기판 사이의 접착을 향상 시킵니다. 수-8 층의 두께 농도 스핀 coater의 속도 의해 제어 됩니다.
- 1 분에 65 ° C와 95 ° C 플레이트에 샘플 prebake 오븐 여기 권장 하지 않습니다.
- 간섭계에 프리즘을 샘플을 전송. 굴절율 매칭 오일 한 방울을 추가 (n = 1.45) 프리즘에 샘플을 첨부. 배치 가능한 거울에 가까운.
참고: 샘플 기름의 표면 장력으로 인해 프리즘 표면에 부착 되어. 기름의 굴절률 프리즘 및 유리 기판 방해에서 다시 반사 제거로 동일 하 게 선택 됩니다. - 2 차원 사각형 격자에 대 한 노출 노출 동시 직교 방향;와 두 번 샘플 즉, 샘플 하 고으로 두 번째 노출에 대 한 90도 회전. 감광 제 325 nm 빛에 노출 되 면 그것은 crosslinks 고 수-8 개발자에 의해 녹을 수 없습니다.
참고: 배열의 직경 D는 노출 시간을 조정 하 여 제어할 수 있습니다. - 열심히 구워 65 ° C와 영화 크래킹을 방지 하기 위해 2 분 동안 95 ° C에서 샘플.
- 전체 샘플 분해 노출 되지 않은 지역에 지속적인 동요와 함께 2 분 동안 개발자에 젖어.
- 샘플 1 분 오차를 헹 구 고 다음 압축 공기 건조 이소프로필 알코올에 담가. Nanohole 배열 다음 생산 됩니다.
3. 금 필름 증 착 및 빛이 미터 코팅
- 스퍼터 링 증 착 시스템 Au 필름 증 착을 위한 더블 양면 테이프와 라디오 주파수 마의 샘플 홀더를 샘플을 연결 합니다.
- 2 x 10-6 Torr 기본 압력 터보 분자 펌프를 사용 하 여 챔버를 펌프 하 고 다시 6 x 10-3 Torr 초고 순도 Ar 가스와 그것을 채우기.
- 5 cm 직경 99.9 %Au 대상을 사용 하 고 샘플와 대상 사이의 셔터를 배치. 증 착 률을 줄이기 위해 낮은 전력 (50 W)를 사용 하 여 표면 거칠기에 뿐만 아니라. 셔터 폐쇄, 먼지를 제거 하는 10 분 동안 대상의 스퍼터 사전.
- 20 분 동안 실 온에서 증 착 처리에 셔터를 엽니다. 필름 두께 100 nm plasmonic 시스템 광학 두께 없습니다 전송 되도록 정기적으로 입금 됩니다.
- 샘플 준비가 되 면, 스핀 코트 발광 재료 유기 염료 등 양자 점 유의 얇은 층을 형성 하는 금속 표면에.
- Styryl 8 염료 참조9사용에 대 한 폴 리 비닐 알코올 폴리머 (PVA) 메탄올의 5 ml에서의 styryl 8, 500 µ g의 20 µ g을 분해.
- 샘플 염료 솔루션의 3-5 방울 (0.2 mL)를 분배 하십시오 그리고 연속적으로 600 rpm 10 s와 1 분에 3600 rpm에 회전. 두께 80을 것으로 추정 된다 nm.
참고: 물 가용성 또는 불용 성 고분자 발광 재료의 종류에 따라 고정 자료로 사용할 수 있습니다. 그러나, 폴리머 photoluminescence 측정을 방해 하지 것 이다 그래야 비 브 이어야 한다. 폴리머 폴 리 비닐 알코올 (PVA) rhodamine 6g 등 수용 성 염료 및 styryl 8 해산에 대 한 것이 좋습니다.
4. 반사율 측정 SPP 감소율을 결정 하기 위한
참고: 반사 분광학 편광 각도 해결 설치 그림 2에 표시 됩니다. 샘플 방위 각도 (3 단계) 뿐만 아니라 샘플 방향 (1 단계)와 탐지 각도 (단계 2) 독립적으로 변경에 대 한 3 개의 회전 단계와 각도 그것에 의하여 이루어져 있다.
- 광원으로 석 영 램프에서 광대역 하얀 빛을 사용 합니다. 다중 모드 광섬유 번들에 부부 먼저 고 일 직선상 얼굴 렌즈 (5 X 및 X 60)의 쌍에 의해 그것을 당기기. 샘플 방향을 변경 하 여 다른 사건 각 샘플에 광선을 밝히는. 분극 의존 측정용 샘플 전후 사건 편광판 및 검출 분석기의 쌍을 배치 합니다.
참고: 얼굴에 목표는 렌즈 시스템을 collimates 다중 모드 광섬유에서 백색 광원을 확장 역할을 합니다. - 다중 모드 광섬유를 사용 하 여 반사 반사는 분석기와 분광학을 위한 CCD 감지기에 연결 되어 있는 샘플에서 수집.
- 신중 하 게 되도록 샘플 오리엔테이션 단계와 탐지 회전 단계 동심, 설치 프로그램을 정렬 , 즉., 그들의 회전 축이 일직선 상에.
- 플랫 누구나 영화와 함께 설치를 보정. 다른 입사 각도에서 반사 스펙트럼을 측정 하 고 알려진된 누구나 유 전체 기능을 사용 하 여 프레넬 방정식에 의해 계산 된 이론적인 반사 스펙트럼과 그들을 비교. 두 데이터 집합의 오류 5% 미만으로 일관 되어야 합니다.
- 설치 준비가 되 면는 선형 편광, p 또는 s, 다른 사건 각 샘플의 반사 스펙트럼을 측정 합니다. 입사 각도의 단계 크기는 0.5 ° 고 파장 분해능은 0.66 nm. 여러 사건 각도에서 스펙트럼을 수집, 제어 프로그램은 자동화 기계 동작, 셔터 제어, 데이터 수집, 배경 빼기, 등등을 포함 하 여 작성 된.
참고:이 단계는 계산 수행 됩니다. 프로그램은 요청 시 이용 가능. 필요한 경우 소스 코드에 대 한 해당 작성자에 게 이메일을 보내주시기 바랍니다. - 컨투어 플롯 모드 식별 및 감퇴 속도 확인을 위해 plasmonic 시스템의 분산 관계를 파장 및 사건 각 대 반사.
참고: 샘플 방위 각도 브 릴 루 앵 영역에서 위치를 찾는 것입니다. 예를 들어 정사각형 격자 샘플을 회전 샘플 azimuthally의 기간 중 사고 비행기와 평행 하다 고 Γ-X 방향으로 정의 합니다. 45 ° Γ M 방향을 정의 하는 샘플을 회전 합니다. - 편광 사건에서 설정 된 경우 사고 비행기 및 분석기 45 °-45 °, 직교, 또는 교차 편광, 반사 매핑 측정.
- P-편광과 직교 반사 스펙트럼을 추출 하 고 CMT9,,1213를 사용 하 여 그들을 맞는 SPPs의 감소율을 결정 하는 토론에 설명 된 대로.
5. Photoluminescence 방출 전력 비를 결정 하기 위한 측정
참고: 각도 및 양극 화 해결 photoluminescence 설치는 그림 3에 표시 됩니다.
- 514 nm의 아르곤 이온 또는 633 nm HeNe 레이저와 광대역 광원을 교체 합니다. 레이저 라인 필터를 사용 하 여 전체 폭 절반 최대 (FWHM) 5 미만 nm 레이저를 괴기 하 게 청소 하 고 레이저 광선의 편광 상태를 제어 하는 반 파 접시를 놓습니다. 각도 탐지 단위 변경 되지 않습니다. 장소는 노치 필터 탐지 단위 오일안에 묻은 레이저 라인을 제거 하기 전에.
참고: 레이저의 파장 발광 재료의 종류에 따라 달라 집니다. 더 높은 광 양자 에너지 짧은 방출 파장을 가진 소재를 흥분 시키기 위해 필요 합니다. - 식 (2) & (3)에 대 한 방출 전력 비율을 측정 하기 위해 두 가지 유형의 측정 실시: 탐지 및 사건 검색. 사건 및 탐지 검사 사이 상호 작용 결정에서 원조
, 
, 
, 및 
. - 사건 검색, 입사 각도 지속적으로 다르지만 일반 샘플에 대해 탐지 각도 수정 합니다.
참고:이 단계는 계산 수행 됩니다. 이 구성에는 선택적으로 선택한 탐지 각도에서 방출의 변화를 모니터링 하는 동안 종속 사건 각도 들어오는 SPPs 흥분. 즉, 방출 입사 각도 방정식을 식 (1)에 일치 하는 단계를 충족 하는 때 증가 한다.- 컨투어 플롯 photoluminescence 스펙트럼 파장 및 사건 검색 매핑 입사 각도 대 한. 다른 탐지 각도 대 한 매핑을 측정 하지만 상대 농도 같은 찾을 수 있습니다. 따라서, 사건 검색 방출 또는 단순히 여기 향상, 측정할 수 있는에 들어오는 SPPs의 효과 조사 및 .
- 컨투어 플롯 photoluminescence 스펙트럼 파장 및 사건 검색 매핑 입사 각도 대 한. 다른 탐지 각도 대 한 매핑을 측정 하지만 상대 농도 같은 찾을 수 있습니다. 따라서, 사건 검색 방출 또는 단순히 여기 향상, 측정할 수 있는에 들어오는 SPPs의 효과 조사
- 검색 검색에 대 한 일반 샘플에 대해 입사 각도 수정 하지만 탐지 각도 다.
참고:이 단계는 계산 수행 됩니다.- 마찬가지로, 컨투어 플롯 photoluminescence 스펙트럼 파장 및 탐지 각도 수익률 감지 스캔 매핑. SPP 방출 SPPs의 방사선 감쇠에서 발생, 방출 강하게 의존 탐지 각도입니다. 따라서, 지속적인 여기에서 방출 증가 탐지 각 식 (1)을 충족 하는 경우. 이 방출 향상 프로브 구성과 결정 수 있습니다 다른 α일 주문으로 그것은 잘 정의 된 탐지 각도 의존.
- 마찬가지로, 컨투어 플롯 photoluminescence 스펙트럼 파장 및 탐지 각도 수익률 감지 스캔 매핑. SPP 방출 SPPs의 방사선 감쇠에서 발생, 방출 강하게 의존 탐지 각도입니다. 따라서, 지속적인 여기에서 방출 증가 탐지 각 식 (1)을 충족 하는 경우. 이 방출 향상 프로브 구성과 결정 수 있습니다
, 
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, 및 
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Representative Results
Au 주기적 배열의 예로 그림 4a8인세트에서 주어진 다. 평면 뷰 SEM 이미지 샘플은 510의 기간으로 2 차원 사각 격자 원형 구멍 배열 표시 nm, 280의 구멍 깊이 nm, 그리고 140의 구멍 직경 nm. Γ X 방향을 따라 촬영 p-편광 반사 매핑 그림 4a에 표시 됩니다. 대시 선 방정식 eq. (1) 나타내는 일치 하는 단계에 의해 계산 됩니다 (m =-1, n = 0) SPPs는 흥분.
편광판 및 분석기 직각 위치에서 설정, 해당 반사 매핑 그림 4b에 표시 됩니다. 우리 참조 매핑을 선형 편광의 매핑을 배경 지금 제로가 아닌 공 진 반사는 분석기에 의해 제거를 제외 하 고 거의 동일 하다. 또한, 반사도 프로필 변경 됩니다 딥에서 봉우리만 SPP 방사선 감쇠 남아 배경 제거 후.
사실, 분산 관계는 SPMF을 공부에 대 한 좋은 도구입니다. 레이저 여기 파장 가정은 700 nm, 들어오는 SPPs 19 ° 입사 각도에 생성 될 것입니다 그리고 그들은 상호 작용 하는 미터와 그들의 흡수 밴드와 일치 하는 경우. 다른 한편으로, SPP 방출 감지 됩니다 23 ° 입사 각도에 730에서 발생 하는 방출 nm. 따라서, SPP 공명 여기 향상에 대 한 들어오는 SPPs를 자극 하 고 방출 향상을 위한 나가는 SPPs를 찾을 수 있습니다.
우리는 코트 CdSeTe 양자 점이 핑된 PVA 고분자 배열10에 회전. 그림 5a 및 5b 따라 p-편광과 직교 반사 매핑 표시는 보여주는 Γ X 방향을 따라는 (-1, 0). 그림 5 c & 5 d 해당 photoluminescence 사건과 탐지 스캔 각각 탐지와 0 °, 0 °의 입사 각도에서 찍은 매핑을 보여 줍니다. 레이저 파장 λex 는 633 nm. 사실, 반사 매핑와 일치, 우리 보고 강한 방출 사고 18.5 °의 각도에서 발생 하는 것에 들어오는 (-1, 0) SPPs는 흥분. 다른 한편으로, 검출 검사에서는 반사도 photoluminescence 사이 강한 유사성은 나가는 SPPs는 흥분 될 때 방출 강화는 확인 합니다.
여기 및 요금 커플링 SPP 감소율 및 photoluminescence 전력 비율10필요 합니다. 633에 감소율을 확인 하려면 그림 5a 및 5b에서 추출 된 p-편광과 직교 반사 스펙트럼 Γ X 방향 따라 nm 그림 6a에 표시 됩니다. P-편광 스펙트럼 표시로 설명 될 수 있는 파노 같은 프로필 
, 어디p nonresonant 반사도 그리고 직각 대응 다음과 ωSPP 공명 광자 에너지는 
, 전시는 Lorentzian lineshape12. 최고의 장착 후 고 총과 복사 붕괴, Γ덧셈 및 Γ방사선, 요금은 95.08 및 27.15 meV ( h)와.
다른 한편으로, photoluminescence 전력 비는 다음과 같이 얻어진 다. 그림 5 c, 방출 파장 λem 에서 방출 프로 파일에서에서 사건 검색에서 = 690 nm, 어디 직접 방출 찾습니다, 그림 6b에서 추출 됩니다. 전력 비 
, 18.5 ° 평면 배경 (6.896)로 나눈 강도 단순히 어떤 들어오는 SPPs 없이 직접 방출으로 정의 됩니다. 
574.04 meV 판단 다음.
다른 한편으로, 커플링 속도가 방출 파장 의존입니다. 690 방출 파장 nm 예로 선택 된다. 총과 복사 감퇴 속도, Γ덧셈 및 Γ방사선, 60.06 및 17.12 meV ( h)로 각각 있습니다. 검색 스캔 프로 파일은 그림 5 d 에서 추출 하 고 그림 6 c에 표시 됩니다. 전력 비 
로 정의 되는 (-1, 0) SPP 방출 샘플 아무 전송 가정 절반 공간 직접 방출으로 나눈 값. 이후 감지기 커버 입체각 ΔΩ ~ Lambertian 표면에 대 한 π3/7202 sr 
, 곳에 b 다음으로 그림 6 c 에서 배경 
. 다른 한편으로는 
피크 프로필 ΔΩ로 나눈 값으로 주어 집니다. 그 결과, 
0.805 발견 된다.
그림 1 . 간섭 리소 그래피의 도식. 325 nm 레이저 빛 공간 필터를 통해 집중 하 고 샘플이 위치한 Lloyd의 거울 간섭계에 조명입니다. 노출에 대 한 샘플 표면 파동 형태. 섹션 2에서에서 완료 하는 샘플의 상단과 측면 뷰의 삽입: 회로도. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2 . 반사 분 광 편광 각도 해결. (한) 편광 각도 해결 반사 분광학의 설계도. 3 개의 회전 단계는 각도 생성 하는 데 사용 됩니다. 다중 모드 광섬유 결합 분석기 고 CCD 검출기 탐지를 위해 사용 된다. 광대역 백색 광원 반사도 측정에 사용 됩니다. 반사 편광 각도 해결 분광학의 주요 부분 (검은 대시 상자 (a)에서)의 (b) 실제 이미지. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 3 . 양극 화와 각도 해결 photoluminescence 분광학의 회로도. 514 또는 633 nm 레이저 photoluminescence 사용 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 4 . 반사 매핑 및 추론된 감소율. Γ-X 방향에 따라 (a)는 Au의 p-편광 반사 매핑 배열입니다. 대시 선 방정식, 보여주는 일치 하는 단계를 사용 하 여 계산 됩니다 (-1, 0) SPPs는 다른 파장에 흥분. 삽입: 평면 뷰 SEM 이미지 배열. (b) 해당 직교 반사 매핑 배경 nulled는 반사도 딥 지금 보여주는 될 봉우리. (c)덧셈 Γ Γ방사선 파장의 기능으로의 줄거리. 결과 참조9에서 재현 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 5 . 반사도, 사건 및 탐지 스캔 Γ X 방향을 따라 촬영 하는 CdSeTe 양자 점 코팅 배열 매핑. (는) p-편광 및 (b) 직교 반사 매핑 및 해당 photoluminescence (c) 사건 및 (d) 탐지 스캔 탐지 및 사건 각도에서 찍은 매핑 = 0 °, 0 °, 각각. 레이저 파장 λex 는 633 nm. 결과 참조10에서 재현 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 6 . 대표 반사도, 사건 및 탐지 스캔 프로필. Γ덧셈 및 Γ방사선 633 결정을 위한 최고의 적합 함께 (a) p-편광과 직교 반사 스펙트럼 nm. (b) 추출된 (b) 사건 및 (c) 탐지 스캔 프로필. 결과 참조10에서 재현 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
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Discussion
이 프로토콜에서 몇 가지 중요 한 단계가 있습니다. 첫째, 기계적 안정성은 시료 준비에 중요 합니다. 서 파 로이드의 설치 프로그램에 의해 생성 된 두 개의 조명 광선의 위상 차이에 민감한입니다. 따라서, 노출 시간 동안 어떤 진동 균일성과는 nanohole의 가장자리 선명도 저하 됩니다. 그것은 높은 진동 없는 환경, 예를 들면, 진동 격리 지원으로 광학 테이블에서 작동 하도록 것이 좋습니다. 또한, 고 출력 레이저는 또한 그것은 적절 하 게 노출 시간을 줄일 수 진동을 최소화 하기 위해 원하는. 둘째, pinhole 단계 1.1에서에서 제대로 선택 되어야 한다. 구멍 크기는 한쪽에 청소 모드를 수행 하려면 충분히 작은 여전히 큰 만큼 다른 쪽에 노출에 대 한 충분 한 전력을 전송 해야 한다. 50 μ m 작은 구멍 및 HeCd 다중 모드 레이저에 대 한 13 X 목표는 것이 좋습니다. 셋째, Lorentzian 선 모양을 직교 반사의은 유효한만 때p≈ rs, p 및 s-편광 조명12에 대 한 비 공 진 반사는 어디p 와 rs 는 주의 된다. 그러나, 반짝이 기는 하지만 입사 각도 또는 일부 이방성 분모가 nanohole 배열에 대 한 rp 와 rs 의 차이 무시 수 없습니다 하 고 결과 반사도 생성 
주는, 파노 lineshape 상승.
요약 하자면,이 프로토콜 결정 여기 및 2D 금속 정기적인 배열에서 빛 방출 및 SPPs 사이 요금을 결합 하는 방법을 설명 합니다. 속도 각도 양극 화 해결 반사도 및 photoluminescence 분광학, 둘 다는 주파수 도메인 기술에 의해 측정 됩니다. 기존의 시간 해결 기법에 비해,이 메서드는 대부분의 형광 증진 연구에서 고려 되지 않는다, SPMF의 여기 및 부패 과정을 차별화 뿐만 아니라 또한 하 빛 미터의 연결 속도 결정 합니다. 다른 SPP 모드입니다. 시간 해결 기법만 빛이 미터의 총 수명을 측정 하 고 다른 공 진 모드에서 기여를 확인할 수 없습니다, 우리의 방법은 확실히 묻고 값이이 필드에 빛 방출 복잡 한에 배치 되는 경우에 특히 공명 시스템입니다. 정기적인 plasmonic 시스템에 대 한 
모드는 잘 정의 된 부패 방향 반면 직접 방출 등방성 것으로 간주 됩니다. 그들의 방출 방향 차이 모드 식별을 일으키 다. 방향 방출 나노 재료에서 보편적인 행동으로 이러한 차별화 분모가 photonic 결정 같은 다른 공 진 시스템에 쉽게 확장할 수 있습니다. 우리는이 기술을 형광 향상 빛 미터와 공명 충 치 사이 공부에 대 한 활성화 기술 예상.
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Disclosures
저자 들은 아무 경쟁 금융 관심사 선언 합니다.
Acknowledgments
이 연구는 직접 보조금 4053077 및 4441179, RGC 경쟁 배정 연구 보조금, 402812 및 14304314를 통해 홍콩의 중국 대학에 의해 지원 되었다 그리고 지역의 우수성 AoE/P-02/12.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| SU-8 | MicroChem | SU-8 2000.5 | |
| Adhesion solution | MicroChem | Omnicoat | |
| SU-8 Thinner (Gamma-Butyrolactone) | MicroChem | SU-8 2000 Thinner | |
| SU-8 Developer | MicroChem | SU-8 Developer | |
| Spin Coater | Chemat Technology | KW-4A | |
| HeCd laser | KIMMON KOHA CO., LTd | IK3552R-G | |
| Shutter | Thorlabs | SH05 | |
| Objective for sample preparation | Newport | U-13X | |
| Pinhole | Newport | PNH-50 | |
| Iris | Newport | M-DI47.50 | |
| Prism | Thorlabs | PS611 | |
| Rotation stage for sample preparation | Newport | 481-A | |
| Supttering Deposition System | Homemade | ||
| Rotation Stage 1 | Newport | URM80ACC | |
| Rotation Stage 2 | Newport | RV120PP | |
| Rotation Stage 3 | Newport | SR50PP | |
| Detection arm | Homemade | ||
| Quartz lamp | Newport | 66884 | |
| Fiber Bundle | Newport | 77578 | |
| Objective for measurement | Newport | M-5X & M-60X | |
| Polarizer & Analyzer | Thorlabs | GT15 | |
| Multimode Fiber | Thorlabs | BFL105LS02 | |
| Spectrometer | Newport | MS260i | |
| CCD | Andor | DV420-OE | |
| 514nm Argon Ion Laser | Spectra-Physics | 177-G01 | |
| 633nm HeNe Laser | Newport | R-32413 | |
| CdSeTe quantum dot | Thermo Fisher Scientific | q21061mp | |
| Polyvinyl alcohol polymer (PVA) | SIGMA-ALDRICH | 363073 | |
| Control program | National Instruments | LabVIEW |
References
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