Дополнительные резонансы гигантского усиления рамановского рассеяния света в слоистых структурах с несколькими металлическими слоями / Гришина Я.В., Кукушкин В.И., Соловьев В.В., Кукушкин И.В.

Обнаружено, что в слоистых структурах с двумя металлическими слоями, разделенными слоемдиэлектрика определенной толщины, помимо основного плазмон-поляритонного резонансагигантского усиления рамановского рассеяния (SERS), находящегося в области 480 - 530 нм, имеетсядополнительный SERS-резонанс, который сдвинут в сторону больших длин волн и имеет сравнимуюамплитуду. Установлено, что положение этого дополнительного SERS-резонанса определяетсятолщиной диэлектрической прослойки, разделяющей металлические слои, что позволяет изменятьспектральное положение дополнительного резонанса в довольно широких пределах. Показано, чтообнаруженный SERS-резонанс связан с дополнительной плазмон-поляритонной модой, возникающейв структурах с несколькими металлическими слоями.Поверхностные плазмон-поляритонные возбуждения в тонких металлических пленкахприводят к сильной локализации электромагнитного поля вблизи поверхности такой пленки, чтообеспечивает гигантское усиление оптическогоотклика. Для тонкой серебряной пленкитолщиной 5-7 мм (гранулы серебра имеютхарактерный размер 30-40 нм при такой толщинепленки) резонансная плазменная частота гранулоказывается в диапазоне длин волн 450 нм - 550нм, а максимум усиления оптического отклика наэтих подложках отвечает длине волны лазераблизкой к 500 нм. Вместе с тем, прифотовозбуждении органических молекул на длиневолны 450 нм - 550 нм помимо усиленногорамановского сигнала в этой же области спектравозникает интенсивная люминесценция,препятствующая надежному измерениюрамановского рассеяния.Нашей задачей было найти такуюреализацию структур, изготовленных на основесеребряных гранулированных пленок, в которых появляются дополнительные плазменные моды срезонансными частотами, заметно сдвинутыми в красную или инфракрасную область. Основнаяидея, использованная для решения поставленной задачи, заключается в том, что в отличие отодиночной металлической пленки, окруженной диэлектриком, где реализуется лишь одна плазмонполяритонная мода, в многослойной структуре с множественными металлическими слоямипоявляются дополнительные поверхностные плазмон-поляритонные моды. Таким образом,добавляя к основному гранулированному серебряному слою дополнительные слои толстого серебраи, варьируя толщину диэлектриков, разделяющие металлические слои, можно управлять скоростьюплазменных мод и тем самым получать резонансы в более красной области спектра.