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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.76.2012.tde-11012013-151133
Document
Author
Full name
Otavio de Brito Silva
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2012
Supervisor
Committee
Marega Junior, Euclydes (President)
Alegre, Thiago Pedro Mayer
Napolitano, Reginaldo de Jesus
Title in Portuguese
Geração e propagação de ondas de superfície em fendas metálicas de dimensões menores que o comprimento de onda
Keywords in Portuguese
Fenda
Filme metálico
Nanofabricação
Plasmon de superfície
Transmissão óptica
Abstract in Portuguese
Neste trabalho apresentamos um estudo sistemático da transmissão da radiação eletromagnética em um conjunto de fendas metálicas individuais depositadas em substratos de vidro BK7 com larguras abaixo do comprimento de onda da luz incidente. As fendas foram obtidas através da evaporação térmica de prata e ouro sobre um substrato dielétrico (vidro BK7). A fabricação das fendas foi feita de forma direta através de um equipamento de feixe de íons de Gálio (FEI Quanta 3D). A transmissão óptica das fendas foi estudada com radiação laser para os comprimentos de onda de 488 nm e 632.8 nm. Observouse uma oscilação de intensidade na transmissão devido ao efeito de interferência dos surface plasmon polariton (SPP) gerados na superfície metálica como função da espessura do filme metálico. Os resultados experimentais obtidos foram confrontados com simulações computacionais, via método de elementos finitos, a partir das quais pode se compreender os mecanismos de propagação da radiação na estrutura em questão, e compará-los com detalhes da fabricação de fendas. Procedimento similar foi realizado ao variar a largura das mesmas. Também foi feita a análise da transmissão óptica em fendas fabricadas em filmes constituídos por camadas alternadas de prata e ouro, a fim de comparar como tal mudança na configuração da estrutura afeta os resultados anteriores. O trabalho serviu para mostrar que as dimensões dos filmes metálicos, assim como das fendas, apresentavam grande influência nas propriedades de transmissão e, além do que foi possível conferir diversos conceitos básicos da teoria eletromagnética num sistema relativamente simples. A compreensão dessas propriedades é fundamental para o desenvolvimento de futuros dispositivos que utilizam efeitos plasmônicos.
Title in English
Generation and propagation of surface waves in metallic slits of dimensions smaller than the wavelength
Keywords in English
Metallic film
Nanofabrication
Optical transmission
Slit
Surface plasmon
Abstract in English
This work presents a systematic study of the transmission of electromagnetic radiation on a set of single metallic slits metallic with widths below the wavelength of incident light, deposited on BK7 glass substrates. The slits were obtained by thermal evaporation of silver and gold on a dielectric (BK7 glass). The fabrication of the slits was performed directly through a gallium ion beam equipment (FEI Quanta 3D). The optical transmission of the slits was studied by laser radiation for the wavelengths of 488 nm and 632.8 nm. An oscillation in the transmission intensity was observed due to the interference effect of the surface plasmon polariton (SPP) generated on the metallic surface as a function of the metal film thickness. The experimental results were compared with computational simulations, via finite element method, in order to comprehend the mechanisms of radiation propagation in the structure and compare them with details of slits fabrication. A similar procedure was performed by varying the width of the slits. An analagous analysis of the optical transmission in slits fabricated in films consisting of alternating layers of silver and gold was performed in order to compare how this change in structure configuration affects the previous results. The work served to show that the dimensions of the metal films, as well as of the slits, have a significant influence on the properties of transmission, and, moreover it was possible to confer different basic concepts of electromagnetic theory in a relatively simple system. Understanding these properties is fundamental for the development of future devices that make use of plasmonics effects.
 
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Publishing Date
2013-01-14
 
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