Разработка активных диэлектрических наноантенн Si–Er

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В работе выполнены теоретические и экспериментальные исследования по разработке источников, излучающих в ближнем ИК-диапазоне, на основе активных наноантенн из кремниевых наночастиц, легированных ионами эрбия (Si–Er). С помощью численного моделирования было продемонстрированно увеличение фактора Парселла на два порядка для наночастиц с электрическим или магнитным дипольным резонансом на длине волны излучения Er. Была продемонстрирована возможность перераспределения мощности излучения точечного дипольного источника между свободным пространством и поверхностным плазмон-поляритоном с помощью изменения высоты зазора между наночастицей и золотой подложкой.
Также была проведена экспериментальная реализация наноантенн. За счет фемтосекундного лазерного отжига проведена кристаллизация пленки и наночастиц Si–Er и исследовано влияние лазерноиндуцированной кристаллизации на их излучательные свойства. Были разработаны и исследованы активные наноантенны для управления излучением ионов эрбия в ближнем ИК-диапазоне, представляющие собой резонансные кремниевые наноцилиндры, легированные эрбием. Полученные результаты перспективны для создания нанофотонных телекоммуникационных устройств, совместимых с существующими кремниевыми технологиями фабрикации.

Об авторах

Эдуард Игоревич Агеев

Национальный исследовательский университет ИТМО

Автор, ответственный за переписку.
Email: eduard.ageev@metalab.ifmo.ru
Россия, 191002, Россия, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9

Анна Анатольевна Дятлович

Национальный исследовательский университет ИТМО

Email: anna.dyatlovich@metalab.ifmo.ru
Россия, 191002, Россия, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9

Виталий Витальевич Ярошенко

Национальный исследовательский университет ИТМО

Email: v.yaroshenko@metalab.ifmo.ru
Россия, 191002, Россия, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9

Артем Олегович Ларин

Национальный исследовательский университет ИТМО

Email: Artem.larin@metalab.ifmo.ru
191002, Россия, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9

Лилия Николаевна Дворецкая

Санкт-Петербургский национальный исследовательский Академический университет имени Ж.И. Алфёрова РАН

Email: Liliyabutler@gmail.com
Россия, 194021, Россия, Санкт-Петербург, ул. Хлопина, 8/3

Алексей Михайлович Можаров

Санкт-Петербургский национальный исследовательский Академический университет имени Ж.И. Алфёрова РАН

Email: mozharov@spbau.ru
Россия, 194021, Россия, Санкт-Петербург, ул. Хлопина, 8/3

Иван Мухин

Высшая инженерно-физической школа при Санкт-Петербургском
политехническом университете Петра Великого

Email: muhin_is@spbstu.ru

Директор

Россия, 195251, Россия, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29

Дмитрий Александрович Зуев

Национальный исследовательский университет ИТМО

Email: d.zuev@metalab.ifmo.ru
Россия, 191002, Россия, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9

Список литературы

  1. D.N. Basov, M.M. Fogler. Nat. Nanotechnol., 2017, 12(3), 187. doi: 10.1038/nnano.2016.283.
  2. A.I. Kuznetsov, A.E. Miroshnichenko, M.L. Brongersma, Y.S. Kivshar, B. Luk’yanchuk. Science, 2016, 354(6314), aag2472. doi: 10.1126/science.aag2472.
  3. A. Faraon, P.E. Barclay, C. Santori, K.-M.C. Fu, R.G. Beausoleil. Nat. Photonics, 2011, 5(5), 301. doi: 10.1038/nphoton.2011.52.
  4. N. Kongsuwan, A. Demetriadou, R. Chikkaraddy, F. Benz, V.A. Turek, U.F. Keyser, J.J. Baumberg, O. Hess. ACS Photonics, 2018, 5(1), 186. doi: 10.1021/acsphotonics.7b00668.
  5. T.B. Hoang, G.M. Akselrod, C. Argyropoulos, J. Huang, D.R. Smith, M.H. Mikkelsen. Nat. Commun., 2015, 6, 7788. doi: 10.1038/ncomms8788.
  6. H. Aouani, M. Rahmani, M. Navarro-Cía, S.A. Maier. Nat. Nanotechnol., 2014, 9(4), 290. doi: 10.1038/nnano.2014.27.
  7. N. Bonod, Y. Kivshar. Comptes Rendus Phys., 2020, 21(4–5), 425. doi: 10.5802/crphys.31.
  8. S. Makarov, S. Kudryashov, I. Mukhin, A. Mozharov, V. Milichko, A. Krasnok, P. Belov. Nano Lett., 2015, 15(9), 6187. doi: 10.1021/acs.nanolett.5b02534.
  9. J.S. Totero Gongora, A.E. Miroshnichenko, Y.S. Kivshar, A. Fratalocchi. Nat. Commun., 2017, 8(1), 15535. doi: 10.1038/ncomms15535.
  10. A.S. Zalogina, R.S. Savelev, E.V. Ushakova, G.P. Zograf, F.E. Komissarenko, V.A. Milichko, S.V. Makarov, D.A. Zuev, I.V. Shadrivov. Nanoscale, 2018, 10(18), 8721. doi: 10.1039/C7NR07953B.
  11. V. Rutckaia, F. Heyroth, A. Novikov, M. Shaleev, M. Petrov, J. Schilling. Nano Lett., 2017, 17(11), 6886. doi: 10.1021/acs.nanolett.7b03248.
  12. E.Y. Tiguntseva, G.P. Zograf, F.E. Komissarenko, D.A. Zuev, A.A. Zakhidov, S.V. Makarov, Y.S. Kivshar. Nano Lett., 2018, 18(2), 1185. doi: 10.1021/acs.nanolett.7b04727.
  13. J. Xiang, J. Chen, Q. Dai, S. Tie, S. Lan, A.E. Miroshnichenko. Phys. Rev. Appl., 2020, 13(1), 014003. doi: 10.1103/PhysRevApplied.13.014003.
  14. Y. Yang, H. Kang, C. Jung, J. Seong, N. Jeon, J. Kim, D.K. Oh, J. Park, H. Kim, J. Rho. ACS Photonics, 2023, 10(2), 307. doi: 10.1021/acsphotonics.2c01341.
  15. D.G. Baranov, R.S. Savelev, S.V. Li, A.E. Krasnok, A. Alù. Laser Photon. Rev., 2017, 11(3), 1600268. doi: 10.1002/lpor.201600268.
  16. T.H. Taminiau, S. Karaveli, N.F. Van Hulst, R. Zia. Nat. Commun., 2012, 3(1), 979. doi: 10.1038/ncomms1984.
  17. H. Nabika, S. Deki. J. Phys. Chem. B, 2003, 107(35), 9161. doi: 10.1021/jp035741b.
  18. A.B. Evlyukhin, C. Reinhardt, A. Seidel, B.S. Luk’Yanchuk, B.N. Chichkov. Phys. Rev. B, 2010, 82(4), 045404. doi: 10.1103/PhysRevB.82.045404.
  19. B. Choi, M. Iwanaga, Y. Sugimoto, K. Sakoda, H.T. Miyazaki. Nano Lett., 2016, 16(8), 5191. doi: 10.1021/acs.nanolett.6b02200.
  20. A.E. Krasnok, A.P. Slobozhanyuk, C.R. Simovski, S.A. Tretyakov, A.N. Poddubny, A.E. Miroshnichenko, Y.S. Kivshar, P.A. Belov. Sci. Rep., 2015, 5(1), 12956. doi: 10.1038/srep12956.
  21. M.A. Green. Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 2008, 92(11), 1305. doi: 10.1016/j.solmat.2008.06.009.
  22. V. Yaroshenko, D. Zuev, A.B. Evlyukhin. Surfaces and Interfaces, 2022, 34, 102344. doi: 10.1016/j.surfin.2022.102344.
  23. A.V. Kabashin, A. Singh, M.T. Swihart, I.N. Zavestovskaya, P.N. Prasad. ACS Nano, 2019, 13(9), 9841. doi: 10.1021/acsnano.9b04610.
  24. M.A. van de Haar, J. van de Groep, B.J.M. Brenny, A. Polman. Opt. Express, 2016, 24(3), 2047. doi: 10.1364/OE.24.002047.
  25. I. Staude, J. Schilling. Nat. Photonics, 2017, 11(5), 274. doi: 10.1038/nphoton.2017.39.
  26. D.M. Zhigunov, A.B. Evlyukhin, A.S. Shalin, U. Zywietz, B.N. Chichkov. ACS Photonics, 2018, 5(3), 977. doi: 10.1021/acsphotonics.7b01275.
  27. C. Zaza, I.L. Violi, J. Gargiulo, G. Chiarelli, L. Schumacher, J. Jakobi, J. Olmos-Trigo, E. Cortes, M. König, S. Barcikowski, S. Schlücker, J.J. Sáenz, S.A. Maier, F.D. Stefani. ACS Photonics, 2019, 6(4), 815. doi: 10.1021/acsphotonics.8b01619.
  28. M. Naffouti, T. David, A. Benkouider, L. Favre, A. Ronda, I. Berbezier, S. Bidault, N. Bonod, M. Abbarchi. Nanoscale, 2016, 8(5), 2844. doi: 10.1039/C5NR07597A.
  29. S. Syubaev, E. Mitsai, S. Starikov, A. Kuchmizhak. Opt. Lett., 2021, 46(10), 2304. doi: 10.1364/OL.425809.
  30. K. Bronnikov, A. Dostovalov, A. Cherepakhin, E. Mitsai, A. Nepomniaschiy, S.A. Kulinich, A. Zhizhchenko, A. Kuchmizhak. Materials (Basel), 2020, 13(22), 5296. doi: 10.3390/ma13225296.
  31. A.O. Larin, E.I. Ageev, L.N. Dvoretckaia, A.M. Mozharov, I.S. Mukhin, D.A. Zuev. JETP Lett., 2021, 114(11), 681. doi: 10.1134/S0021364021230090.
  32. A.O. Larin, L.N. Dvoretckaia, A.M. Mozharov, I.S. Mukhin, A.B. Cherepakhin, I.I. Shishkin, E.I. Ageev, D.A. Zuev. Adv. Mater., 2021, 33(16), 2005886. doi: 10.1002/adma.202005886.
  33. A. Polman. Phys. B Condens. Matter, 2001, 300(1), 78. doi: 10.1016/S0921-4526(01)00573-7.
  34. Y. Nagasaki, M. Suzuki, I. Hotta, J. Takahara. ACS Photonics, 2018, 5(4), 1460. doi: 10.1021/acsphotonics.7b01467.
  35. A. Prnová, J. Valúchová, N. Mutlu, M. Parchovianský, R. Klement, A. Plško, D. Galusek. J. Therm. Anal. Calorim., 2020, 142(1), 129. doi: 10.1007/s10973-020-09816-3.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Агеев Э.И., Дятлович А.А., Ярошенко В.В., Ларин А.О., Дворецкая Л.Н., Можаров А.М., Мухин И., Зуев Д.А., 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».