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Impact of Surface Roughness in Nanogap Plasmonic Systems
ACS Photonics ( IF 6.5 ) Pub Date : 2020-03-06 , DOI: 10.1021/acsphotonics.0c00099 Cristian Ciracì 1 , Ferran Vidal-Codina 2 , Daehan Yoo 3 , Jaime Peraire 2 , Sang-Hyun Oh 3 , David R. Smith 4
ACS Photonics ( IF 6.5 ) Pub Date : 2020-03-06 , DOI: 10.1021/acsphotonics.0c00099 Cristian Ciracì 1 , Ferran Vidal-Codina 2 , Daehan Yoo 3 , Jaime Peraire 2 , Sang-Hyun Oh 3 , David R. Smith 4
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Recent results have shown unprecedented control over separation distances between two metallic elements hundreds of nanometers in size, underlying the effects of free-electron nonlocal response also at mid-infrared wavelengths. Most of metallic systems, however, still suffer from some degree of inhomogeneity due to fabrication-induced surface roughness. Nanoscale roughness in such systems might hinder the understanding of the role of microscopic interactions. Here we investigate the effect of surface roughness in coaxial nanoapertures resonating at mid-infrared frequencies. We show that, although random roughness shifts the resonances in an unpredictable way, the impact of nonlocal effects can still be clearly observed. Roughness-induced perturbation on the peak resonance of the system shows a strong correlation with the effective gap size of the individual samples. Fluctuations due to fabrication imperfections then can be suppressed by performing measurements on structure ensembles in which averaging over a large number of samples provides a precise measure of the ideal system’s optical properties.
中文翻译：
纳米间隙等离子体系统中表面粗糙度的影响
最近的结果表明，对数百纳米大小的两个金属元素之间的分离距离进行了空前的控制，这也对中红外波长的自由电子非局部响应产生了影响。然而，由于制造引起的表面粗糙度，大多数金属系统仍遭受一定程度的不均匀性。在此类系统中，纳米级粗糙度可能会妨碍对微观相互作用的作用的理解。在这里，我们研究了在中红外频率下共振的同轴纳米孔中表面粗糙度的影响。我们表明，尽管随机粗糙度以不可预测的方式改变了共振，但仍然可以清楚地观察到非局部效应的影响。由粗糙度引起的对系统峰值共振的扰动显示与各个样品的有效间隙大小有很强的相关性。然后，可以通过对结构体进行测量来抑制由于制造缺陷而引起的波动，其中对大量样本取平均值可以精确测量理想系统的光学性能。
更新日期：2020-04-23
中文翻译：
纳米间隙等离子体系统中表面粗糙度的影响
最近的结果表明，对数百纳米大小的两个金属元素之间的分离距离进行了空前的控制，这也对中红外波长的自由电子非局部响应产生了影响。然而，由于制造引起的表面粗糙度，大多数金属系统仍遭受一定程度的不均匀性。在此类系统中，纳米级粗糙度可能会妨碍对微观相互作用的作用的理解。在这里，我们研究了在中红外频率下共振的同轴纳米孔中表面粗糙度的影响。我们表明，尽管随机粗糙度以不可预测的方式改变了共振，但仍然可以清楚地观察到非局部效应的影响。由粗糙度引起的对系统峰值共振的扰动显示与各个样品的有效间隙大小有很强的相关性。然后，可以通过对结构体进行测量来抑制由于制造缺陷而引起的波动，其中对大量样本取平均值可以精确测量理想系统的光学性能。
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