نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
دانشکده علوم پایه ، دانشگاه قم، قم
چکیده
در این پژوهش ، برهمکنش بین پلاسمون و اکسایتون از یک ساختار دولایهای در یک پیکربندی کرشمن به طور کلاسیکی و با استفاده از مدلسازی اپتیکی به روش ماتریس انتقال مطالعه میشود. محیط پلاسمونی از جنس فلز نقره و محیط اکسایتونی سهمؤلفهای شامل هوا، مولکولهای سیانین با انباشت J و یک لایۀ نازک دیالکتریک S-شکل از جنس منیزیوم فلوراید است. انتشار نور در ساختار با قطبش خطی TM بوده و به منظور تحلیل طیف پلکسایتونی، جذب اپتیکی برای فلز، نیمهرسانا و کل ساختار برحسب انرژی فوتون فرودی رسم میشود. با مقایسۀ طیفهای حاصل، جفتشدگی پلاسمون و اکسایتون و تأثیر پارامترهای مختلف ساختاری بر آن تحقیق میشود. مدهای اپتیکی حاصل از جفتشدگی پلاسمون و اکسایتون میتوانند کاربردهای بالقوهای در حسگرهای فوتونیکی، پردازش اطلاعات کوانتومی و کلیدهای نوری داشته باشد.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Excitation of surface plexciton wave at interface of a metallic thin film and an S- shaped nematic dielectric thin film doped by Cyanin pigments
نویسندگان [English]
- Emadoddin Yaghooti
- Ferydon Babaei
Department of Physics / Faculty of Basic Sciences / University of Qom, Qom, Iran
چکیده [English]
In this study, the interaction between plasmons and excitons in a two-layered structure within a Kretschmann configuration is classically studied using optical modeling based on the transfer matrix method. The plasmonic medium consists of silver, while the excitonic environment comprises three components: air, J-aggregated cyanine molecules, and an S-shaped dielectric thin film made of magnesium fluoride. Light propagation in the structure occurs with TM polarization. To analyze the plexcitonic spectrum, the optical absorption is plotted as a function of the incident photon energy for the metal, the semiconductor, and the entire structure. By comparing the obtained spectra, plasmon-exciton coupling is investigated, along with the effects of various structural parameters on it. The optical modes arising from plasmon-exciton coupling can have potential applications in photonic sensors, quantum information processing, and optical switches.
کلیدواژهها [English]
- plasmon
- exciton
- plexciton
- nematic thin film
- J Sun, et al., Nanoscale 13, 8 (2021) 4408.
- Y Chen and M Sun, Nanoscale 15 (2023)11834.
- H Kim, et al., Rep.12, 1 (2022) 22252.
- A V Zayats, I I Smolyaninov, and A A Maradudin, Rep. 408, 3-4 (2005) 131.
- V M Shalaev and S Kawata, ‟Nanophotonics with Surface Plasmons”, Elsevier (2006).
- S Ateş, ‟Tuning the exciton-plasmon coupling”, Doctoral Dissertation, Bilkent University (2012).
- S A Maier, ‟Plasmonics: Fundamentals and Applications”, Springer (2007).
- P Törmä and W L Barnes, Prog. Phys. 78, 1 (2015) 013901.
- A V Zayats and I I Smolyaninov, J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 5, 4 (2003) S16.
- L Novotny and B Hecht, ‟Principles of Nano-Optics”, Cambridge University Press (2006).
- T Pörmä and W L Barnes, Prog. Phys. 78, 1 (2015) 013901.
- F Babaei, M Javidnasab, and A Rezaei, Plasmonics 13 (2018) 1491.
- F Babaei and M Rostami, Commun. 439 (2019) 8.
- S Brenet, et al., Chem. 90, 16 (2018) 9879.
- E Cao, et al., Nanophotonics 7, 1 (2018) 145.
- W X Tang, et al., Opt. Mater. 7, 1 (2019) 1800421.
- M D Pickett, A Lakhtakia, and J Polo Jr, Optik 115, 9 (2004) 393.
- A Lakhtakia and R Messier, ‟Sculptured Thin Films: Nanoengineered Morphology and Optics”, SPIE (2005).
- K Robbie, J C Sit, and M J Brett, Vac. Sci. Technol. B 16 (1998) 1115.
- J Polo, T Mackay, and A Lakhtakia, ‟Electromagnetic surface waves: a modern perspective”. Newnes (2013).
- M Rostami and F Babaei, Optik, 268 (2022) 169850.
- J C Hernández and J A Reyes, Rev. E 96, 6 (2017) 062701.
- H Savaloni, et al., Appl. Surf. Sci. 255, 18 (2009) 8041.
- H Savaloni, et al., Vacuum 85, 7 (2011) 776.
- H E Bennett and J Porteus, Opt. Soc. Am. 51, 2 (1961) 123.
- M Fakharpour, F Babaei, and H Savaloni, Plasmonics11 (2016) 1579.
)