zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-1806Research ArticleСПЕКТРОСКОПИЯ НАНОСТРУКТУРSPECTROSCOPY OF NANOSTRUCTUREВлияние типа металла и толщины слоeв на поглощение оптического излучения профилированными структурами Si3N4/Me/Si3N4Influence of Metal Type and Layer Thickness on Absorption of Optical Radiation by Profiled Si3N4/Me/Si3N4 StructuresКозодоевС. В.KozodoevS. V.

Минск

Minsk

serikoz12345@gmail.comМухаммадА. И.MuhammadA. I.

Минск

Minsk

КолосВ. В.KolosV. V.

Минск

Minsk

ГайдукП. И.GaidukP. I.

Минск

Minsk

Белорусский государственный университет; ОАО “ИНТЕГРАЛ” — управляющая компания холдинга “ИНТЕГРАЛ”Belarusian State University; JSC “INTEGRAL”, “INTEGRAL” Holding Managing CompanyБелорусский государственный университетBelarusian State UniversityОАО “ИНТЕГРАЛ” — управляющая компания холдинга “ИНТЕГРАЛ”JSC “INTEGRAL”, “INTEGRAL” Holding Managing Company202527032025922187192Copyright © Козодоев С.В., Мухаммад А.И., Колос В.В., Гайдук П.И., 20252025Козодоев С.В., Мухаммад А.И., Колос В.В., Гайдук П.И.Kozodoev S.V., Muhammad A.I., Kolos V.V., Gaiduk P.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1806

В спектрах поглощения оптического излучения структурами Si3N4/Me/Si3N4, рассчитанных методом конечных разностей во временной области, обнаружено влияние толщины структурных слоев на интенсивность и ширину полосы поглощения. Уменьшение суммарной толщины верхнего и нижнего слоев Si3N4 с 400 до 100 нм приводит к росту поглощения в среднем на 20 % и уширению полосы поглощения с интенсивностью >90 % с 0.8 до 1.6 мкм. Показано, что в спектре поглощения структуры Si3N4/Ti/Si3N4 с толщиной каждого слоя 50 нм ширина полосы поглощения с интенсивностью >90 % составляет 4.3 мкм. Уменьшение толщины профилированного слоя Ti от 130 до 50 нм приводит к незначительному снижению максимального значения поглощения с 99 до 96 %. Показано, что уширение полосы поглощения связано с влиянием толщины Si3N4 на интерференционные процессы в структурах Si3N4/Ti/Si3N4. Установлено, что зависимость интенсивности поглощения от типа металла в диапазоне 8.3—13 мкм может быть обусловлена зависимостью концентрации свободных электронов от типа металла.

In the optical absorption spectra of Si3N4/Me/Si3N4 structures calculated by the finite difference time domain method, the effect of the structural layer thickness on the absorption peak level and width was found. Reducing the thickness of the upper and lower Si3N4 layers from 400 to 100 nm leads to about 20% increase in absorption and broadening of the absorption band with the intensity of >90 % from 0.8 to 1.6 μm. It is shown that in the absorption spectrum of Si3N4/Ti/Si3N4 structure with the thickness of each layer of 50 nm, the thickness of the absorption band with the intensity of >90 % consists 4.3 μm. Reducing the profiled layer of Ti from 130 to 50 nm leads to an insignificant decrease in the maximum absorption value from 99 to 96%. It has been shown that the absorption band broadening is connected with the effect of Si3N4 thickness to the interferential processes in Si3N4/Ti/Si3N4 structures. It is established that in the range of 8.3–13 μm there is a dependence of the absorption level on the metal type due to the dependence of free electrons concentration on the metal type.

плазмонное поглощениеспектр поглощенияпрофилированные слоимикроболометрplasmonic absorptionabsorption spectrumprofiled layersmicrobolometerРабота выполнена в рамках проекта государственной программы научных исследований “Фотоника и электроника для инноваций” (проект 3.1.2, № ГР 20212702), а также при финансовой поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований в рамках гранта Т-22-030.ReferencesXiaochuan Lyu. Highlights Sci., Eng. and Technol., 27 (2022) 191—200Xiaochuan Lyu. Highlights Sci., Eng. and Technol., 27 (2022) 191—200Amir Kazemi, Jan Andersson. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. and Eng., 51 (2013)Amir Kazemi, Jan Andersson. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. and Eng., 51 (2013)K. Nibir, Ravi Dat, K. Ashok. Optoelectronics – Adv. Materials and Devices. InTech, Ch. 7 (2013)K. Nibir, Ravi Dat, K. Ashok. Optoelectronics – Adv. Materials and Devices. InTech, Ch. 7 (2013)Niclas Roxhed, Frank Niklaus, Andreas Fischer, Fredrik Forsberg, Linda Höglund, Per Ericsson, Björn Samel, Anders Elfving, Tor Simonsen, K. Wang, Nils Hoivik. Proc. SPIE, 7726 (2010), doi: 10.1117/12.855752Niclas Roxhed, Frank Niklaus, Andreas Fischer, Fredrik Forsberg, Linda Höglund, Per Ericsson, Björn Samel, Anders Elfving, Tor Simonsen, K. Wang, Nils Hoivik. Proc. SPIE, 7726 (2010), doi: 10.1117/12.855752A. Minhas, D. Bansal. Microsystem Technologies, 27, N 8 (2021) 3219—3223A. Minhas, D. Bansal. Microsystem Technologies, 27, N 8 (2021) 3219—3223Basak Kebapci, Ozgecan Dervisoglu, Enes Battal, Ali Okyay, Tayfun Akin. Proc. SPIE, 9070 (2014), doi: 10.1117/12.2069937Basak Kebapci, Ozgecan Dervisoglu, Enes Battal, Ali Okyay, Tayfun Akin. Proc. SPIE, 9070 (2014), doi: 10.1117/12.2069937D. de Ceglia, M. A. Vincenti, M. Scalora, N. Akozbek, M. J. Bloemer. AIP Adv., 1 (2011) 032151D. de Ceglia, M. A. Vincenti, M. Scalora, N. Akozbek, M. J. Bloemer. AIP Adv., 1 (2011) 032151Y. Pang, C. Genet, T. W. Ebbesen. Opt. Commun., 280, N 1 (2007) 10—15Y. Pang, C. Genet, T. W. Ebbesen. Opt. Commun., 280, N 1 (2007) 10—15Erdem Aslan, Semih Korkmaz, Omer Saracoglu, Mustafa Turkmen. Opt. Sensors, SeM2C, 4 (2014)Erdem Aslan, Semih Korkmaz, Omer Saracoglu, Mustafa Turkmen. Opt. Sensors, SeM2C, 4 (2014)Reinoud Wolffenbuttel, M. Ghaderi. Materials, 16 (2023) 4278Reinoud Wolffenbuttel, M. Ghaderi. Materials, 16 (2023) 4278J. Li, J. Li, H. Zhou, G. Zhang, H. Liu, S. Wang, F. Yi. Opt. Express, 29, N 15 (2021) 22907—22921J. Li, J. Li, H. Zhou, G. Zhang, H. Liu, S. Wang, F. Yi. Opt. Express, 29, N 15 (2021) 22907—22921O. Erturk, E. Battal, S. E. Kucuk, A. K. Okyay, T. Akin. Proc. SPIE, 8704, 87041E (2013)O. Erturk, E. Battal, S. E. Kucuk, A. K. Okyay, T. Akin. Proc. SPIE, 8704, 87041E (2013)R. D. R. Bhat, N. C. Panoiu, S. R. J. Brueck, R. M. Osgood, Jr. Opt. Express, 16 (2008) 4588—4596R. D. R. Bhat, N. C. Panoiu, S. R. J. Brueck, R. M. Osgood, Jr. Opt. Express, 16 (2008) 4588—4596A. Майер. Плазмоника: теория и приложения, Ижевск, НИЦ “Регулярная и хаотическая динамика” (2011)A. Майер. Плазмоника: теория и приложения, Ижевск, НИЦ “Регулярная и хаотическая динамика” (2011)J. B. Khurgin. Nature Nanotech., 10, N 1 (2015) 2—6J. B. Khurgin. Nature Nanotech., 10, N 1 (2015) 2—6B. Gallinet, J. Butet, O. J. F. Martin. Laser Photon. Rev., 9, N 6 (2015) 577—603B. Gallinet, J. Butet, O. J. F. Martin. Laser Photon. Rev., 9, N 6 (2015) 577—603Nanophotonic FDTD Simulation Software [Electronic resource], Lumerical FDTD – Mode of access, https://www.lumerical.com/products/fdtd, Date of access: 02.2024Nanophotonic FDTD Simulation Software [Electronic resource], Lumerical FDTD – Mode of access, https://www.lumerical.com/products/fdtd, Date of access: 02.2024E. D. Palik. Handbook of Optical Constants of Solids, 2, Academic Press (1985)E. D. Palik. Handbook of Optical Constants of Solids, 2, Academic Press (1985)K. Luke, Y. Okawachi, M. R. E. Lamont, A. L. Gaeta, M. Lipson. Opt. Lett., 40, N 21 (2015) 4823—4826K. Luke, Y. Okawachi, M. R. E. Lamont, A. L. Gaeta, M. Lipson. Opt. Lett., 40, N 21 (2015) 4823—4826А. Н. Матвеев. Электричество и магнетизм, Москва, Высшая школа (1983)А. Н. Матвеев. Электричество и магнетизм, Москва, Высшая школа (1983)Н. Ашкрофт, Н. Мермин. Физика твердого тела, 1, Москва, Мир (1979)Н. Ашкрофт, Н. Мермин. Физика твердого тела, 1, Москва, Мир (1979)N. L. Dmitruk, V. R. Romanyuk, M. I. Taborskaya, S. Charnovych, S. Kokenyesi, N. V. Yurkovich. JETP Lett., 99, N 3 (2014) 129—132Н. Л. Дмитрук, В. Р. Романюк, М. И. Таборская, С. Чарнович, С. Кокиньеси, Н. В. Юркович. Письма в ЖЭТФ, 99, № 3 (2014) 146—149.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.