폴리스티렌 나노 비드를 이용한 플라즈모닉 나노 구조체의광학 특성

Abstract

본 연구에서는 기존 표면 플라즈몬 공명 센서의 감도를 향상시키기 위해서 이중 금속 나노 구조체를 제안하였고, 제안된 이중 금속 나노 구조체의 플라즈모닉 반사광은 FDTD 방법을 통해 분석하였다. 계산된 이중 금속 나노 구조체는 초기 금속 박막의 두께는 30 nm이고, 두 번째 금속 나노 홀의 두께는 20 nm이었다. 실험 공정에서 이중 금속 나노 구조체의 제작은 폴리스티렌 나노 비드를 이용해서 단일층으로 된 나노 패턴을 형성하고, 두 번째 증착 공정을 통해서 증착된 금속을 lift-off 공정으로 나노 홀을 제작하였다. 측정을 통해서 얻어진 벌크 표면 플라즈몬 공명 센서의 감도는 42.2 degree/RIU이었고, 이중 금속 나노 구조체의 센서 감도는 52.1 degree/RIU를 얻을 수 있었다.

We proposed and demonstrated the double layered metallic nano-hole structure using polystyrene beads process to enhance the sensitivity of surface plasmon resonance (SPR). The double layered SPR structures are calculated using the finite-difference time-domain (FDTD) method for the width, thickness, and period of the metallic nano-hole structures. The thickness of the metal film and the metallic nano-hole is 30 and 20 nm in the 214 nm wide nano-hole size, respectively. The double layered SPR structures are fabricated with monolayer polystyrene beads of 420 nm wide. The sensitivities of the conventional SPR sensor and the double layered SPR sensor are obtained to 42.2 and 52.1 degree/RIU, respectively.