W stronę plazmonowego wzmocnienia efektów magnetooptycznych

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "W stronę plazmonowego wzmocnienia efektów magnetooptycznych"

Dorota Niewiadomska
4 lat temu
Przeglądów:

1 W stronę plazmonowego wzmocnienia efektów magnetooptycznych Joanna Papierska J. Suffczyński, M. Koperski, P. Nowicki, B. Witkowski, M. Godlewski, A. Navarro-Quezada, A. Bonanni Warsztaty NanoWorld 2011, Palczew, 4-6.XI.2011

2 Plan prezentacji Motywacja Efekty plazmonowe na: * studniach na bazie GaN * warstwach ZnO z wyspami Ag Plany na przyszłość 2

3 Motywacja Jean-Guy Rousset, praca magisterska

4 Inspiracja - wzmocnienie na QWs InGaN/GaN H. Zhao et al., APL 98, (2011) 4

5 Próbki studnie metal 50 nm GaN 5 nm AlGaN 15 nm GaN/GaN:Fe/GaN:Mn 10 nm AlGaN 15 nm AlGaN 1000 nm Al s1341 QW GaN - Al 50 nm P. Nowicki IFPAN s1343 QW GaN:Mn - Ag 6 nm - Al. 44 nm s1344 QW GaN:Fe - Ag 3 nm - Al. 47 nm A. Navarro-Quezada, Alberta Bonanni JKU Linz 5

6 Jakie metale i dlaczego? Al ~50nm Al ~44nm Ag ~6nm Al ~47nm Ag ~3nm sp _ Ag sp _ Al 3eV 5eV QW GaN QW GaN:Mn QW GaN:Fe s1341 s1343 s eV Wzbudzenie emisja He-Cd 325 nm (3.81 ev) 6

7 PL Intensity (arb. units) PL Intensity (arb. units) QW GaN QW GaN + Al QW GaN:Mn QW GaN:Mn + Ag/Al QW GaN:Fe QW GaN:Fe + Ag/Al T = 1.8 K Wzmocnienie plazmoniczne dla studni GaN/AlGaN (T=1.8K) Energy (mev) QW GaN QW GaN + Al QW GaN:Mn QW GaN:Mn + Ag/Al QW GaN:Fe QW GaN:Fe + Ag/Al T = 1.8 K Energy (mev) 7

8 Wzmocnienie plazmoniczne dla studni GaN/AlGaN (T=1.8K) I with metal / I without metal QW GaN + Al (50nm) QW GaN:Fe + Ag/Al (3nm/47nm) QW GaN:Mn + Ag/Al (6nm/44nm) Energy (mev) Osłabienie systematycznie zależy od grubości warstwy Ag 8

9 PL Intensity (arb. units) Wzmocnienie plazmonowe dla studni GaN/AlGaN (T=300K) QW GaN QW GaN + Al QW GaN:Mn QW GaN:Mn + Ag/Al 4000 T = 300K Energy (mev) 9

10 3.0 Wzmocnienie plazmonowe dla studni GaN/AlGaN (T=300K) I with metal / I without metal QW GaN + Al (50nm) QW GaN:Mn + Ag/Al (6nm/44nm) Energy (mev) Osłabienie systematycznie zależy od grubości warstwy Ag 10

11 Wnioski studnie GaN/AlGaN z napyloną warstwą metalu Brak wzmocnienia plazmonowego, także w obszarze ekscytonowym (~3300meV) istotny wpływ oksydacji? Plazmony wydajnie absorbują światło, ale powstałe w ten sposób wzbudzenie plazmonowe zanika nieradiacyjnie? Obserwowany efekt nie zależy znacząco od temperatury. Widoczny wpływ Ag na obserwowane osłabienie emisji. 11

12 Inspiracja - plazmonowe wzmocnienie emisji w ZnO (wyspy z Ag) # 1 # nm (# 1- # 4) nm (# 1 7 #) Cheng et al., APL 92, (2008) 12

13 Próbki ZnO niewygrzana - warstwa ZnO pokryta wyspami srebra (Ag) poprzez krótkie napylanie wygrzana - warstwa ZnO pokryta warstwą srebra o grubości 30Å, z której po wygrzaniu ( 3 min, 750 o C) uformowały się kulki/wyspy B. Witkowski, M.Godlewski IF PAN He-Cd 325 nm (3.81 ev) Ag (wyspy) ZnO nm Bufor GaN ~ 1μm 13

14 Photoluminescence Photoluminescence PL warstwy ZnO niewygrzewanej ZnO nm / GaN + Ag islands ZnO nm / GaN + Ag islands T=5 K with metal (Ag) T=300 K with metal(ag) T=5 K with metal (Ag) T=300 K with metal(ag) ZnO nm / GaN + Ag islands 1.0 ZnO nm / GaN + Ag islands I with Ag / I without Ag T=5 K T=300 K I with Ag / I without Ag T=5 K T=300 K

15 Photoluminescence Photoluminescence PL warstwy ZnO wygrzewanej ZnO nm / GaN + Ag annealed ZnO nm / GaN + Ag annealed T=5 K with metal (Ag) T=300 K with metal(ag) T=5 K with metal (Ag) T=300 K with metal(ag) ZnO nm / GaN + Ag annealed 2.0 ZnO nm / GaN + Ag annealed I with Ag / I without Ag T=5 K T=300 K I with Ag / I without Ag T=5 K T=300 K

16 Photoluminescence Photoluminescence PL warstwy ZnO w T = 300 K ZnO nm on GaN buffer ZnO nm on GaN buffer not annealed: with matal (Ag) annealed: with metal (Ag) not annealed: with matal (Ag) annealed: with metal (Ag) T = 300 K T = 300 K

17 Photoluminescence Photoluminescence PL warstwy ZnO w T = 5 K ZnO nm on GaN buffer ZnO nm on GaN buffer not annealed: with matal (Ag) annealed: with metal (Ag) not annealed: with matal (Ag) annealed: with metal (Ag) T = 5 K T = 5 K ZnO nm on GaN buffer 2.0 ZnO nm on GaN buffer I with Ag / I without Ag annealed not annealed T = 5 K I with Ag / I without Ag T = 5 K annealed not annealed

18 Wnioski warstwy ZnO z wyspami Ag Silniejsze efekty plazmonowe (m. in. osłabienia emisji w obszarze ekscytonowym) zaobserwowano w przypadku próbki wygrzewanej. Osłabienie emisji nie zależy znacząco od temperatury. Kulki Ag wydajnie absorbują światło, ale powstałe w ten sposób wzbudzenie plazmonowe zanika nieradiacyjnie? 18

19 T with metal/ T without metal Transmission ZnO with Ag ZnO without Ag Transmisja ZnO Photon Energy (mev)

20 Plany na przyszłość Fotoluminescencja i transmisja na: powtórzenie pomiarów na tych samych studniach z napyloną warstwą Al wpływ oksydacji? na studniach ze zoptymalizowanymi grubościami napylanych warstw wygrzewanych warstwach ZnO pokrytych cieńszą/grubszą warstwą metalu (mniejsze/ większe wyspy Ag) warstwach ZnO pokrytych dwoma metalami np. aluminium ze srebrem lub aluminium ze złotem próbkach pokrytych metalami ferromagnetycznymi (Fe, Mn, Co) przykrywanie złotem w celu uniknięcia degradacji warstwy 20

21 N. Grandjean et al., APL 74, 2361 (1999) 21

22 K. Okamoto et al., Nature Mat. 3, 601 (2004) 22

23 H. Zhao et al., APL 98, (2011) 23

Podobne dokumenty

InTechFun. Innowacyjne technologie wielofunkcyjnych materiałów i struktur dla nanoelektroniki, fotoniki, spintroniki i technik sensorowych

InTechFun. Innowacyjne technologie wielofunkcyjnych materiałów i struktur dla nanoelektroniki, fotoniki, spintroniki i technik sensorowych Innowacyjne technologie wielofunkcyjnych materiałów i struktur dla nanoelektroniki, fotoniki, spintroniki i technik sensorowych InTechFun Instytut Fizyki Polskiej Akademii Nauk Zbigniew R. Żytkiewicz IF