Влияние типа металла и толщины слоeв на поглощение оптического излучения профилированными структурами Si3N4/Me/Si3N4

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.

1. Xiaochuan Lyu. Highlights Sci., Eng. and Technol., 27 (2022) 191—200

2. Amir Kazemi, Jan Andersson. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. and Eng., 51 (2013)

3. K. Nibir, Ravi Dat, K. Ashok. Optoelectronics – Adv. Materials and Devices. InTech, Ch. 7 (2013)

4. 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: 10.1117/12.855752

5. A. Minhas, D. Bansal. Microsystem Technologies, 27, N 8 (2021) 3219—3223

6. Basak Kebapci, Ozgecan Dervisoglu, Enes Battal, Ali Okyay, Tayfun Akin. Proc. SPIE, 9070 (2014), doi: 10.1117/12.2069937

7. D. de Ceglia, M. A. Vincenti, M. Scalora, N. Akozbek, M. J. Bloemer. AIP Adv., 1 (2011) 032151

8. Y. Pang, C. Genet, T. W. Ebbesen. Opt. Commun., 280, N 1 (2007) 10—15

9. Erdem Aslan, Semih Korkmaz, Omer Saracoglu, Mustafa Turkmen. Opt. Sensors, SeM2C, 4 (2014)

10. Reinoud Wolffenbuttel, M. Ghaderi. Materials, 16 (2023) 4278

11. J. Li, J. Li, H. Zhou, G. Zhang, H. Liu, S. Wang, F. Yi. Opt. Express, 29, N 15 (2021) 22907—22921

12. O. Erturk, E. Battal, S. E. Kucuk, A. K. Okyay, T. Akin. Proc. SPIE, 8704, 87041E (2013)

13. R. D. R. Bhat, N. C. Panoiu, S. R. J. Brueck, R. M. Osgood, Jr. Opt. Express, 16 (2008) 4588—4596

14. A. Майер. Плазмоника: теория и приложения, Ижевск, НИЦ “Регулярная и хаотическая динамика” (2011)

15. J. B. Khurgin. Nature Nanotech., 10, N 1 (2015) 2—6

16. B. Gallinet, J. Butet, O. J. F. Martin. Laser Photon. Rev., 9, N 6 (2015) 577—603

17. Nanophotonic FDTD Simulation Software [Electronic resource], Lumerical FDTD – Mode of access, https://www.lumerical.com/products/fdtd, Date of access: 02.2024

18. E. D. Palik. Handbook of Optical Constants of Solids, 2, Academic Press (1985)

19. K. Luke, Y. Okawachi, M. R. E. Lamont, A. L. Gaeta, M. Lipson. Opt. Lett., 40, N 21 (2015) 4823—4826

20. А. Н. Матвеев. Электричество и магнетизм, Москва, Высшая школа (1983)

21. Н. Ашкрофт, Н. Мермин. Физика твердого тела, 1, Москва, Мир (1979)

22. N. L. Dmitruk, V. R. Romanyuk, M. I. Taborskaya, S. Charnovych, S. Kokenyesi, N. V. Yurkovich. JETP Lett., 99, N 3 (2014) 129—132