Localized surface plasmons in metal nanoparticles engineered by electron beam lithography
Elektron demet litografisi ile işlenmiş metal nanoparçacıklarda lokalize yüzey plazmonları
- Tez No: 255347
- Danışmanlar: PROF. DR. RAŞİT TURAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2009
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalısmada ısığın görünür bölgedeki dalga boylarına görece daha küçükboyutlarda metal nanoparçacıkların optik davranısları deneysel ve nümerik olarakincelenmistir. Diğer metallere göre daha verimli optik özellikler gösteren altın(Au) ve gümüs (Ag) ağırlıklı olarak ele alınmıstır. Belirli çift kutup yaklasımı(DDA) esas alınarak gelistirilen yazılım yardımı ile farklı malzeme, sekil veboyutlara sahip metal nanoparçacıkların söndürme verimlilikleri hesaplanmıstır.Kendi içerisinde tutarlı sekil ve ölçülere sahip parçacıkların üretilebilmesi içinelektron demet litografisi (EBL) yöntemi kullanılmıstır. Farklı elektrikseliletkenliklere sahip alttasların üzerine, 50 nm boyutlarına kadar küçültülmüs farklıparçacıkların islenebilmesi için gerekli olan doz parametreleri tartısılmıstır. Demetakımının, doz ve parçacık boyutu arasındaki iliskiye etki ettiği gözlemlenmistir.Yalıtkan alttasların islenebilmesi için gerekli olan ince Au filminin kullanılısı vebu sırada gerekli olan ek islemlerin getirdiği kirlenmenin giderilis yöntemi sonucabağlanmıstır. 4 nm kalınlığındaki Au filmlerin yalıtkan alttaslar için gerekli olaniletkenliği sağladığı sonucuna varılmıstır. EBL yöntemi ile üretilen küçükboyutlardaki örneklerin yansıma ve geçirgenlik ölçümlerinin yapılmasınısağlayacak bir optik düzenek tasarlanarak kurulmus ve taramalı elektronmikroskopu (SEM) ile nanoparçacıkların biçimsel özellikleri gözlemlenereklokalize plazmon rezonanslarına etki eden mekanizmalar incelenmistir. 50 ? 200nm boyutları arasında üretilen metal nanoparçacıkların boyutları, sekilleri,aralarındaki mesafe ve içinde bulundukları ortamın optik sabitleri rezonansdavranısında etkili olmustur. Elipsoidal parçacıklarda farklı boyutlardakieksenlerin farklı dalga boylarında rezonansa neden oldukları polarize ısıkkullanılarak gösterilmistir. Ayrıca, polarize olmayan ısık kullanıldığında, her ikieksenden elde edilen rezonans tepelerinin zayıfladığı gözlemlenmistir.
Özet (Çeviri)
In this study, optical behavior of metal nanoparticles having dimensions smallerthan the wavelength of visible light is studied experimentally and numerically.Gold (Au) and silver (Ag) nanoparticles are studied due to their superior opticalproperties when compared to other metals. A compact code based on DiscreteDipole Approximation (DDA) is developed to compute extinction efficiencies ofnanoparticles with various different properties such as material, dimension andgeometry. To obtain self consistent nanoparticle arrays with well definedgeometries and dimensions, Electron Beam Lithography (EBL) technique ismainly used as the manufacturing method. Dose parameters required to producenanoparticles with dimensions down to 50 nm over substrates with differentelectrical conductivities are determined. Beam current is found to affect the doseVsize relation. The use of thin Au films as antistatic layer for e-beam patterningover insulating substrates is considered and production steps, involvinginstabilities due to contaminants introduced to the system during additionalremoval steps, are clarified. 4 nm thick Au layer is found to provide sufficientconductivity for e-beam patterning over insulating substrates. An optical setupcapable of performing transmittance and reflectance measurements of sampleshaving small areas patterned with EBL is designed. Sizes of the metalnanoparticles are determined by scanning electron microscope (SEM) and spectraldata obtained using the optical setup is analyzed to find out the parametersaffecting the localized surface plasmon resonances (LSPR). Arrays of particleswith diameters between 50 ? 200 nm are produced and optically analyzed. Sizeand shape of the nanoparticles are found to affect the resonance behavior.Furthermore, lattice constants of the particle arrays and surrounding medium arealso shown to influence the reflectance spectra. Axes with different lengths inellipsoidal nanoparticles are observed to cause distinguishable resonance peakswhen illuminated with polarized light. Peak intensities obtained from bothpolarizations are observed to decrease under unpolarized illumination. Binarysystems consisting of nanosized particles and holes provided better contrast fortransmitted light.
Benzer Tezler
- Molecular recognition based self assembly of engineered proteins on nanoscaled gold surfaces
Nano-ölcek metal yüzeylerde moleküler tanıma esaslı kendiliğinden montaj olabilen protein tasarımı
BANU TAKTAK KARACA
Doktora
İngilizce
2015
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. CANDAN TAMERLER
YRD. DOÇ. DR. BÜLENT BALTA
- Yerelleşmiş yüzey plazmon spektroskopisi ile yüzey plazmon rezonans spektroskopisinin sensör uygulamalarında karşılaştırmalı incelenmesi
Comperative i̇nvestigation of localized surface plasmon resonance spectroscopy and surface plasmon resonance spectroscopy in sensor application
GÜLAN BİNGÖL
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiDicle ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATMA FİGEN BİNBAY
- Plasmonic nanocavity engineering for weak and strong light-matter interaction
Zayıf ve güçlü ışık-madde etkileşimleri için plazmonik nanokavite mühendisliği
OZAN BARAN ORHAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFotonik Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SİNAN BALCI
PROF. DR. MUSTAFA EMRULLAHOĞLU
- Selective plasmonic control of excitons and their non-radiative energy transfer in colloidal semiconductor quantum dot solids
Kolloidal yarıiletken kuvantum noktacık filmlerinde ekzitonların seçimli plazmonik kontrolü ve radyasyonsuz enerji transferleri
TUNCAY ÖZEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- Localized plasmon-coupled semiconductor nanocrystal emitters for innovative device applications
Yenilikçi aygıt uygulamaları için lokal plazmon katkılı yarı iletken nanokristal ışıyıcılar
İBRAHİM MURAT SOĞANCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR