Résonances photoniques et propriétés des microstructures en champ proche: Application au cas de polymères conducteurs

Abstract

L’optique de la résonance plasmon de surface a été connue depuis longtemps. Dans la configuration de Kretschmann, le couplage optique d’une onde incidente aux oscillations collectives d’électrons le long d’une interface entre un métal et un diélectrique est gouverné par l’épaisseur de la couche métallique. Dans ce présent travail, nous discutons de l’utilisation d’une structure bi-métallique pour générer les plasmons-polaritons de surface (SPPs). Dans une première étape, nous étudions l’influence de l’épaisseur de l’Ag et de l’Au séparément sur la résonance du plasmon-polariton de surface. Dans une seconde étape, nous présentons les résultats analytiques de la réflexion lumineuse (en fonction de l’angle d’incidence) pour deux dispositions Ag-Au et Au-Ag qui sont excitées par une onde électromagnétique dans la bande visible (λ=410nm- 699nm). Pour ces métaux, nous avons pris en particulier une dépendance en fréquence sur leurs permittivités diélectriques εAg(λ) et εAu(λ) et qui sont tabulées dans la référence de Johnson-Christy. Nous trouvons finalement des caractéristiques de base pour les résonances des plasmons-polaritons de surface. Nous soulignons un résultat important pour produire le phénomène de couplage où la résonance plasmon de surface devient indépendante de la couche métallique dAg pour la disposition Au-Ag. La résonance angulaire du plasmon est seulement décalée vers l’angle de la réflexion total ; i.e., angle critique. Cependant, nous expliquons cet effet que la structure bi-métallique peut piéger les plasmons( SPPs) avec un taux optimal dans la réflexion lumineuse. Pour le piège plasmonique obtenu par la disposition Au-Ag en contact avec un milieu diélectrique (supposé l’air ambiant) qui est irradiée à une longueur d’onde 427nm, il est imposé une épaisseur dAu+dAg= 60nm. Dans différentes conditions fixées de l’épaisseur dAg dans la bande 44nm-59 .9nm, au-delà d’un seuil de valeur de 44nm ( pour dAg), le creux dans la réflectivité n’est pas lié à l’épaisseur dAg. Une caractéristique identique est vérifiée avec une longueurs d’onde λ=410 ,492,545nm où le creux est plus étroit et la résonance angulaire n’est pas fortement décalée. Lorsque la longueur d’onde est décalée vers le bleu, le contrôle du piège plasmonique impose la valeur seuil dAg qui doit être plus importante.