Поверхностные плазмоны

Рио. 2. Дисперсионная кривая поверхностных плазмон-поляри-ТОНОВ (1) на плоской границе раздела между простым металлом и вакуумом о) — плазменная частота электронов 2 — световая линия ш = ск [c.650]

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ (ПОВЕРХНОСТНЫЕ ПЛАЗМОНЫ) [c.528]

Для пленки Ag измерения функции потерь L H(o) с помощью аппаратуры высокого разрешения дали близкие значения Й п = 3,78 эВ и Й з — 3,6 эВ [900]. Экспериментальное значение оказалось меньше предсказываемого формулой (404), потому что для Ag модель свободного электронного газа является плохим приближением. В то же время для щелочных металлов наблюдаемые частоты поверхностных плазмонов близки к значениям oj, рассчитанным по формуле (404). [c.290]

Первый связан с возбуждением поверхностных плазмонов отдельных частиц, тогда как второй представляет собой возбуждение кол- [c.300]

Интенсивность рассеяния для поверхностных плазмонов зависит от толщины фольги образца или размера его частиц [148], но для предельного случая толстой фольги [c.271]

Распространение поверхностных волн можно использовать также для исследования физических свойств тонких пленок. В частности, в металлах возбуждение и анализ поверхностных волн, удерживаемых тонкими пленками, позволяет изучать параметры поверхностных плазмонов [10]. [c.155]

До сих пор мы говорили об адсорбции на диэлектриках. В случае физической адсорбции на металлах рассматривается обмен виртуальными фотонами флуктуирующих диполей в газовой фазе и их зеркальных изображений в металле, идеализированном в рамках модели "желе". Часто потенциал изображения описывается моделью возбужденного поверхностного плазмона в металле при воздействии на него электромагнитной волны. Во всех случаях энергия взаимодействия [c.212]

Рис, 8,7, Спектр потерь энергии электронами, отражающимися от пленок алюминия и магния. Энергия первичных (падающих) электронов равна 2020 эВ. В случае А1 наблюдалось 12 пиков, обусловленных комбинациями потерь при энергиях 10,3 и 15,3 эВ энергия 10,3 эВ связана с поверхностными плазмона-ми (см, задачу 8,5), а энергия 15,3 эВс объемными плазмонами, частоты которых описываются формулой для Шр в (8.15). В случае наблюдалось [c.289]

Поверхностные плазмоны. Рассмотрим плазму в бесконечном полупространстве в области положительных значений г (т. е. над плоскостью [c.304]

ДО 10" мм рт. ст. Используя эту установку, Сван и Пауэлл [23] смогли, во-первых, показать, что в твердом теле наряду с объемными существуют и поверхностные плазмоны. Во-вторых, им удалось четко отделить спектр энергетических потерь, характерный для рассматриваемого кристалла, от потерь, связанных с окислением или загрязнением образца. [c.243]

Примечание. Линия связывается с объемными плазмонами, линия с поверхностными плазмонами, линия модифицированными поверхност- [c.244]

Таким образом, в опытах по отражению пучка быстрых электронов от чистой поверхности твердого тела можно с уверенностью определить линию потерь, соответствующую возбуждению объемных плазмонов в данном кристалле. Кроме того, если межзонные переходы дают существенный вклад в энергию плазмонов, то. измеряя энергии поверхностных плазмонов для чистой поверхности и для поверхности, покрытой слоем окисла, можно получить полезные сведения о характере названных переходов [22]. [c.244]

Обычно П. о. в. возбуждают на границе ПАС с воздухом (81 = 1) или др. прозрачным диэлектриком. Для металлов и легиров. полупроводников с высокой концентрацией свободных носителей неравенство ( ) выполняется в области аномальной дисперсии диэлектрич. проницаемости, к-рая занимает весь ИК- и видимый (для металлов) диапазон частот и ограничена сверху частотой поверхностного плазмова (Ор (для частот ыЙМря металл становится прозрачным и П. о. в. не возбуждаются, см. Металлооптика). На рис. 2 показана типичная дисперсионная кривая ы(А з) для П. о. в. на металле, иля поверхностных плазмон-поляритонов (параметры со и нормированы соответственно на [c.650]

Велкер и др. 1765] исследовали спектры оптического поглощения матрично изолированных кластеров Li, Na, Si и Ge. Выбор щелочных металлов обусловлен двумя обстоятельствами. Во-первых, они обладают хорошо выраженным возбуждением поверхностных плазмонов в кристаллическом состоянии, что может быть использовано как критерий различия мажду молекулярными и микрокристаллическими спектрами поглощения. Во-вторых, простая электронная структура щелочных металлов позволяет выполнить относительно несложные вычисления методом молекулярных орбиталей. С другой стороны, знание структуры и электронной конфигурации кластеров Si, Ge [c.265]

Кроме объемных плазмонов, для которых rot Е = О, существуют еще и поверхностные плазмоны, определяемые условиями div E=rot Е=0. Последние условия приводят в случае сферических металлических частйц к соотношению (391), а в случае массивного вещества — к уравнению [899] [c.290]

Цини указал на то, что феноменологическая гидродинамическая теория, непосредственно не связанная с дискретностью электронных энергетических уровней, предсказывает, однако, как голубой, так и красный резмерный эффект в зависимости от степени размытия электронного облака на поверхности частицы, причем для перехода от одного к другому характеру эффекта требуется совсем небольшое изменение размера области диффузности электронов [922]. На этом основании Цини считает неудовлетворительной модель, в которой свободные электроны находятся внутри коробки, ограниченной беско -нечно высокими барьерами потенциальной энергии. В действительности имеется определенная вероятность распада поверхностного плазмона частиц с испусканием электрона в окружающую среду. [c.296]

Чтобы более корректно описать размытие пиков поглощения. Цини исходит непосредственно из правила сумм, предполагая, что с электромагнитным полем заданной частоты взаимодействуют не все N электронов частицы, распределенных по дискретным энергетическим уровням, но только некоторые из них в количестве Мдф (со), занимающие высокие уровни. Учитывая очевидное условие Л"эф (со)- ЛГ при со- оо, Цини находит мнимую компоненту 82(0)) диэлектрической проницаемости из правила сумм и, подставляя 82 (со) в дисперсионное соотношение, определяет реальную компоненту 8j (со). Расчеты выполнялись для куба с обычной заменой суммирований на интегралы. Частоты СО поверхностных плазмонов находили ориентировочно по формуле 8i( o )=—2, действующей для сферической частацы в вакууме. Расчетами выявлено 1) при уменьшении размера частиц значения со возрастают, но немонотонно, а осциллирующим образом [c.297]

Вследствие этого поверхностные плазмоны частиц Ag и Аи носят гибридный характер, причем предполагаемый в области энергий Йсйр9 эВ плазменный резонанс смещается до знергий 4 эВ. В случае Си условие (416) дает длину волны поверхностного плаз-мона X л 4100 А, тогда как межзонный переход происходит при К л 5400 А и полностью подавляет поверхностный резонанс. В табл. 27 сравниваются расчетные и зкспериментальные значения энергии Йсопр и ширины Д пиков поверхностного резонанса для частиц Li, Na, К, Са, Ag, Au [962]. Некоторое расхождение расчетных и экспериментальных данных для Д у частиц Li, Na, К приписывается отклонению их формы от сферической. [c.304]

В свое время Петров [945] обнаружил в спектре поглощения осадков азрозольных частиц Ag на стекле появление то одного, то другого пика в зависимости от условий приготовления. Первый пик имел энергию На = 3,45 эВ, близкую к энергии Йсо = 3,6 эВ поверхностного плазмона массивного металла. Его положение и форма практически не зависели от размеров (30—250 А), степени агрегирования [c.305]

Присутствие щели частот в спектрах NaBr Ag и Nal Ag находится в согласии с ожидаемой щелью частот для кристаллов NaBr и Nal, вычисленной из плотности фононных состояний. Поэтому предполагается, что граница между кристаллом и коллоидной частицей каким-то, пока неизвестным, образом включается в процесс рассеяния света. На эти возмущенные фононы налагаются локализованные моды, особенно в Nal Ag, где наблюдаются пики при частотах выше частоты oi обрезания фононного спектра Nal. Не исключено, что зти пики обусловлены химической связью атомов Ag и анионов поверхности кристалла. Увеличение интенсивности рамановских линий, когда длина волны лазерного излучения совпадает с пиком поглощения частиц, показывает, что в процессе рассеяния света принимают участие поверхностные плазмоны, которые осуществляют перенос возбуждения от металла к ионам поверхности кристалла. [c.310]

Хотя проблемы, связанные с прохождением электрического тока через островковую металлическую пленку, лежат вне сферы затрагиваемых нами вопросов, тем не менее представляет интерес наблюдение свечения отдельных центров островковой пленки Ag весовой толщиной 60—80 А при подаче на нее напряжения 20—30 В [1003]. Ранее было показано, что излучение, возникающее в островковых пленках Ag при электронной бомбардировке, обусловлено радиационным распадом поверхностных плазмонов частиц (рис. 139, кривая 2) [1004]. В спектре излучения, возбуждаемом прохождением электрического тока через пленку, плазменные пики (>n=313G А и 3500 А) выражены слабо по сравнению с доминирующей полосой в области ближнего ИК-света (рис. 139, кривая 1). Это объясняли тем, что только малая часть неравновесных электронов имеет энергию, достаточную для возбуждения плазмонов. Появление максимума при Я =6700 А связывали с неупругим туннелированием неравновесных электронов из частицы в частицу и с отражением этих электронов от потенциального барьера внутри частицы. [c.311]

Однако Вуд [1007], используя уравнение (441) для определения W , получил путем согласования этого уравнения с данными работы [1013] для трех размеров частиц Ag значение =4,37 эВ, не сильно отличающееся от усредненного значения =4,30 эВ для массивного серебра. Он заключил, что наблюдаемая в работе [1013] аномальная размерная зависимость работы выхода малых металлических частиц вполне объясняется классической моделью, связычающей работу выхода электрона с преодолением сил изображения. Более того, поскольку порог фотовыхода, определяемый функцией W R), в малых частицах Ag располагается выше энергии поверхностных плазмонов, это делает неправомерными расчеты работы [1015]. [c.314]

Теорию возбуждения плазмонов дали Пайне и Бом (см. [134, 336—338]). Ричи [347] ввел понятие поверхностного плазмона, возникающего на границе твердых тел он обладает меньшей энергией и важен для дифракции на очень малых кристаллах. Обзор теории и экспериментальных результатов дал Рэтер [344]. [c.271]

Из (12.28) видно, что для объемных плазмонов полуширина углового распределения дается выражением 0 = Для электронов с энергией 50—100 кэВ и характеристическими потерями АЕ от 10 до 20 эВ эта полуширина составляет величину порядка 10 рад. Ее можно сравнить с углом рассеяния приблизительно в 10 рад для первого брэгговского отражения для простых материалов. Для поверхностных плазмонов распределение еще уже. Таким образом, рассеяние плазмонами можно рассматривать как существенно малоугловое рассеяние, при котором дифракционные пятна слегка уширяются. С увеличением толщины образца многократные плазмонные потери происходят все более часто и угловое распределение все более уширяется. [c.272]

Длина пути для плазмонного рассеяния обычно составляет величину порядка 1000 А. Например, для А1 Спенс и Спарго [361 ] приводят величину 740 40 А для энергии 58,5 кэВ. В очень тонких пленках преобладают поверхностные плазмоны, однако они менее существенны при толщине пленки 100 А. [c.272]

Поскольку длина затухания вдоль поверхности значительно больше оптической длины волны, поле распространяется как поверхностная волна, обусловленная собственными колебательными модами электронного газа металла поверхностные плазмоны) [10, 46]. Однако длина проникновения внутрь металла (Агцк) достаточно велика, т. е. характеристики поверхностной волны определяются главным образом диэлектрической пррницаемостью мбталла в целом. Но вместе с тем существенное влияние на поверхностную волну могут оказать и возмущения на поверхности, например слои адсорбированного газа. [c.234]

Рис. 3.38. Применение цилиндрических призм для возбуждения поверхностных плазмонов. Конфигурации а и б называются системами соответственно Отто и Кретчманна.

Первым, кто предположил, что аномалии Вуда соответствуют возбуждению поверхностных волн на решетке, был Фано. Исследователи, занимавшиеся поверхностными плазмонами (см. конец гл. 3), разработали другой подход к решению этой задачи. В качестве нулевого приближения ими рассматривались плазмоны на плоской поверхности, затем при вычислении вероятности возбуждения поверхностных плазмонов они включали возмущение, обусловленное штрихами решетки. Подробное рассмотрение различных походов можно найти в книге под редакцией Пти [18] ив статье Хесселя и Олинера [20]. В последней работе дифракционная решетка рассматривалась как плоская поверхность с периодическим поверхностным импедансом. [c.451]

Плазмоны на границе раздела. Рассмотрим плоскую границу при г = О между металлом / при г > О и металлом 2 при г < 0. Для массивного образца металла I плазменная частота равна opi, для металла 2 равна od . Диэлектрическую проницаемость обоих металлов считаем равной диэлектрической проницаемости заключенного в них свободного электронного газа. Показать, что поверхностные плазмоны на границе г = О имеют частоту [c.305]

В качестве примера на рис. 37 дапо сравнение с теорией экспериментально определенной кривой дисперсии поверхностных плазмонов в 1п ЗЬ. Для плоских левозмущенных поверхностей поверхностные плазмоны возбуждаются светом так же незпачптелъпо, как и поверхностные поляритоны. Поэтому, чтобы получить результаты измерений, представленные на рис. 37, на поверхности должна быть вырезана штриховая решетка с постоянной решетки .Прв этом получаем компонент вектора к, касательный к поверхности, со значениями А, = ((1)/с)5ша + 2лт/й, где а — угол падения, а т принимает все целые значения. В таком случае могут быть возбуждены поверхностпые плазмоны (п поляритоны). Относительно это го см. ссылку, данную в подписи к рис. 37. [c.127]

Существование поверхностных плазмонов было впервые предсказано Ритчи [30]. В рамках диэлектрической теории потерь он показал, что для тонкой пленки газа свободных электронов наряду с плазмонной линией потерь на частоте юр существует также линия, соответствующая частоте а>р1У2. Это изменение энергии плазмо-нов возникает из-за эффектов деполяризации, связанных с некоторыми плазмонными модами. Простая физическая интерпретация новой линии была дана в работе [31]. Именно эта линия обусловлена поверхностными волнами заряда, распространяющимися вдоль поверхности раздела между плазмой и вакуумом. Дисперсионное уравнение для поверхностных плазмонов в случае плазмы с диэлектрической проницаемостью гл, граничащей с диэлектрической средой, проницаемость которой есть ев, имеет вид [c.243]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...