Вплив форми латерально-впорядкованих наноструктур на ефективність поверхнево-підсиленого раманівського розсіювання
Bigratings of two types, with laterally arranged domes or holes, are formed on relief-forming chalcogenide layers As10Ge30S60 using the interference photolithography method. Coating such bigratings with aluminum (80 nm), silver (70 nm), and gold (10 nm) layers makes it possible to obtain surface-enh...
Збережено в:
| Видавець: | Publishing house "Academperiodika" |
|---|---|
| Дата: | 2024 |
| Автори: | , , , , , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Ukrainian |
| Опубліковано: |
Publishing house "Academperiodika"
2024
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023268 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
Організація
Ukrainian Journal of Physics| id |
ujp2-article-2023268 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Ukrainian Journal of Physics |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| topic |
SERS Raman spectroscopy bigratings localized plasmon resonance surface plasmon resonance atomic force microscopy (AFM) interference photolithography SERS раманiвська спектроскопiя бiґратки локалiзований плазмонний резонанс поверхневий плазмонний резонанс атомна силова мiкроскопiя (АСМ) iнтерференцiйна фотолiтографiя |
| spellingShingle |
SERS Raman spectroscopy bigratings localized plasmon resonance surface plasmon resonance atomic force microscopy (AFM) interference photolithography SERS раманiвська спектроскопiя бiґратки локалiзований плазмонний резонанс поверхневий плазмонний резонанс атомна силова мiкроскопiя (АСМ) iнтерференцiйна фотолiтографiя Indutnyi, I.Z. Yukhymchuk, V.O. Mynko, V.I. Mamykin, S.V. Mazur, N.V. Isaieva, O.F. Dzhagan, V.M. Danko, V.A. Yefanov, V.S. Korchovyy, A.A. Lytvyn, P.M. Вплив форми латерально-впорядкованих наноструктур на ефективність поверхнево-підсиленого раманівського розсіювання |
| topic_facet |
SERS Raman spectroscopy bigratings localized plasmon resonance surface plasmon resonance atomic force microscopy (AFM) interference photolithography SERS раманiвська спектроскопiя бiґратки локалiзований плазмонний резонанс поверхневий плазмонний резонанс атомна силова мiкроскопiя (АСМ) iнтерференцiйна фотолiтографiя |
| format |
Article |
| author |
Indutnyi, I.Z. Yukhymchuk, V.O. Mynko, V.I. Mamykin, S.V. Mazur, N.V. Isaieva, O.F. Dzhagan, V.M. Danko, V.A. Yefanov, V.S. Korchovyy, A.A. Lytvyn, P.M. |
| author_facet |
Indutnyi, I.Z. Yukhymchuk, V.O. Mynko, V.I. Mamykin, S.V. Mazur, N.V. Isaieva, O.F. Dzhagan, V.M. Danko, V.A. Yefanov, V.S. Korchovyy, A.A. Lytvyn, P.M. |
| author_sort |
Indutnyi, I.Z. |
| title |
Вплив форми латерально-впорядкованих наноструктур на ефективність поверхнево-підсиленого раманівського розсіювання |
| title_short |
Вплив форми латерально-впорядкованих наноструктур на ефективність поверхнево-підсиленого раманівського розсіювання |
| title_full |
Вплив форми латерально-впорядкованих наноструктур на ефективність поверхнево-підсиленого раманівського розсіювання |
| title_fullStr |
Вплив форми латерально-впорядкованих наноструктур на ефективність поверхнево-підсиленого раманівського розсіювання |
| title_full_unstemmed |
Вплив форми латерально-впорядкованих наноструктур на ефективність поверхнево-підсиленого раманівського розсіювання |
| title_sort |
вплив форми латерально-впорядкованих наноструктур на ефективність поверхнево-підсиленого раманівського розсіювання |
| title_alt |
Shape Effect of Laterally Ordered Nanostructures on the Efficiency of Surface-Enhanced Raman Scattering |
| description |
Bigratings of two types, with laterally arranged domes or holes, are formed on relief-forming chalcogenide layers As10Ge30S60 using the interference photolithography method. Coating such bigratings with aluminum (80 nm), silver (70 nm), and gold (10 nm) layers makes it possible to obtain surface-enhanced Raman scattering (SERS) substrates of two types. Changes in the surface morphology of SERS substrates during the process of their formation are studied using the atomic force microscopy. It is shown that the periods of SERS substrates of both types are about 1200 nm, and the holes’ depth and the domes’ height are about 350 nm. The subsequent deposition of metal layers on the formed reliefs had little effect on the holes’ diameters and the domes’ dimensions. The measurements of the spectral-angular dependences of the polarized light reflection from the formed SERS substrates in a wavelength interval of 0.4–1.1 μm and at incidence angles of 10–70∘ demonstrated the excitation of both local plasmon resonances (in the structures with domes) and plasmon-polariton surface waves (in the structures of both types) in those substrates. It is shown that the formed structures with laterally ordered domes and holes are effective SERS substrates. It is found that the structures with domes used to excite the Raman spectra of the laser radiation with wavelengths of 457, 532, and 671 nm are an order of magnitude more effective when enhancing the Raman signal from the standard R6G analyte. It occurs, because, when the exciting laser radiation is normally incident on the structures with domes, localized plasmons are effectively excited in spectral intervals with maxima at 488 and 676 nm, whereas such features were not observed in the absorption spectra of the structures with holes. |
| publisher |
Publishing house "Academperiodika" |
| publishDate |
2024 |
| url |
https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023268 |
| work_keys_str_mv |
AT indutnyiiz shapeeffectoflaterallyorderednanostructuresontheefficiencyofsurfaceenhancedramanscattering AT yukhymchukvo shapeeffectoflaterallyorderednanostructuresontheefficiencyofsurfaceenhancedramanscattering AT mynkovi shapeeffectoflaterallyorderednanostructuresontheefficiencyofsurfaceenhancedramanscattering AT mamykinsv shapeeffectoflaterallyorderednanostructuresontheefficiencyofsurfaceenhancedramanscattering AT mazurnv shapeeffectoflaterallyorderednanostructuresontheefficiencyofsurfaceenhancedramanscattering AT isaievaof shapeeffectoflaterallyorderednanostructuresontheefficiencyofsurfaceenhancedramanscattering AT dzhaganvm shapeeffectoflaterallyorderednanostructuresontheefficiencyofsurfaceenhancedramanscattering AT dankova shapeeffectoflaterallyorderednanostructuresontheefficiencyofsurfaceenhancedramanscattering AT yefanovvs shapeeffectoflaterallyorderednanostructuresontheefficiencyofsurfaceenhancedramanscattering AT korchovyyaa shapeeffectoflaterallyorderednanostructuresontheefficiencyofsurfaceenhancedramanscattering AT lytvynpm shapeeffectoflaterallyorderednanostructuresontheefficiencyofsurfaceenhancedramanscattering AT indutnyiiz vplivformilateralʹnovporâdkovanihnanostrukturnaefektivnístʹpoverhnevopídsilenogoramanívsʹkogorozsíûvannâ AT yukhymchukvo vplivformilateralʹnovporâdkovanihnanostrukturnaefektivnístʹpoverhnevopídsilenogoramanívsʹkogorozsíûvannâ AT mynkovi vplivformilateralʹnovporâdkovanihnanostrukturnaefektivnístʹpoverhnevopídsilenogoramanívsʹkogorozsíûvannâ AT mamykinsv vplivformilateralʹnovporâdkovanihnanostrukturnaefektivnístʹpoverhnevopídsilenogoramanívsʹkogorozsíûvannâ AT mazurnv vplivformilateralʹnovporâdkovanihnanostrukturnaefektivnístʹpoverhnevopídsilenogoramanívsʹkogorozsíûvannâ AT isaievaof vplivformilateralʹnovporâdkovanihnanostrukturnaefektivnístʹpoverhnevopídsilenogoramanívsʹkogorozsíûvannâ AT dzhaganvm vplivformilateralʹnovporâdkovanihnanostrukturnaefektivnístʹpoverhnevopídsilenogoramanívsʹkogorozsíûvannâ AT dankova vplivformilateralʹnovporâdkovanihnanostrukturnaefektivnístʹpoverhnevopídsilenogoramanívsʹkogorozsíûvannâ AT yefanovvs vplivformilateralʹnovporâdkovanihnanostrukturnaefektivnístʹpoverhnevopídsilenogoramanívsʹkogorozsíûvannâ AT korchovyyaa vplivformilateralʹnovporâdkovanihnanostrukturnaefektivnístʹpoverhnevopídsilenogoramanívsʹkogorozsíûvannâ AT lytvynpm vplivformilateralʹnovporâdkovanihnanostrukturnaefektivnístʹpoverhnevopídsilenogoramanívsʹkogorozsíûvannâ |
| first_indexed |
2024-03-30T03:10:12Z |
| last_indexed |
2024-03-30T03:10:12Z |
| _version_ |
1804810399507283968 |
| spelling |
ujp2-article-20232682024-02-06T11:45:47Z Shape Effect of Laterally Ordered Nanostructures on the Efficiency of Surface-Enhanced Raman Scattering Вплив форми латерально-впорядкованих наноструктур на ефективність поверхнево-підсиленого раманівського розсіювання Indutnyi, I.Z. Yukhymchuk, V.O. Mynko, V.I. Mamykin, S.V. Mazur, N.V. Isaieva, O.F. Dzhagan, V.M. Danko, V.A. Yefanov, V.S. Korchovyy, A.A. Lytvyn, P.M. SERS Raman spectroscopy bigratings localized plasmon resonance surface plasmon resonance atomic force microscopy (AFM) interference photolithography SERS раманiвська спектроскопiя бiґратки локалiзований плазмонний резонанс поверхневий плазмонний резонанс атомна силова мiкроскопiя (АСМ) iнтерференцiйна фотолiтографiя Bigratings of two types, with laterally arranged domes or holes, are formed on relief-forming chalcogenide layers As10Ge30S60 using the interference photolithography method. Coating such bigratings with aluminum (80 nm), silver (70 nm), and gold (10 nm) layers makes it possible to obtain surface-enhanced Raman scattering (SERS) substrates of two types. Changes in the surface morphology of SERS substrates during the process of their formation are studied using the atomic force microscopy. It is shown that the periods of SERS substrates of both types are about 1200 nm, and the holes’ depth and the domes’ height are about 350 nm. The subsequent deposition of metal layers on the formed reliefs had little effect on the holes’ diameters and the domes’ dimensions. The measurements of the spectral-angular dependences of the polarized light reflection from the formed SERS substrates in a wavelength interval of 0.4–1.1 μm and at incidence angles of 10–70∘ demonstrated the excitation of both local plasmon resonances (in the structures with domes) and plasmon-polariton surface waves (in the structures of both types) in those substrates. It is shown that the formed structures with laterally ordered domes and holes are effective SERS substrates. It is found that the structures with domes used to excite the Raman spectra of the laser radiation with wavelengths of 457, 532, and 671 nm are an order of magnitude more effective when enhancing the Raman signal from the standard R6G analyte. It occurs, because, when the exciting laser radiation is normally incident on the structures with domes, localized plasmons are effectively excited in spectral intervals with maxima at 488 and 676 nm, whereas such features were not observed in the absorption spectra of the structures with holes. Методом iнтерференцiйної фотолiтографiї на рельєфоутворюючих халькогенiдних шарах As10Ge30S60 сформовано два типи бiґраток з латерально-впорядкованими куполами та лунками. Покриття таких бiґраток шарами алюмiнiю (80 нм), срiбла (70 нм) та золота (10 нм) дозволило отримати два типи SERS пiдкладинок. Методом атомної силової мiкроскопiї дослiджено змiни морфологiї поверхонь SERS пiдкладинок в процесi їх формування. Показано, що перiоди обох типiв SERS пiдкладинок становлять ∼1200 нм, глибини лунок i висоти куполiв дорiвнюють ∼350 нм. Наступне осадження на сформованi рельєфи шарiв металiв незначно впливає на дiаметри лунок та розмiри куполiв. Вимiрювання спектрально-кутових залежностей вiдбиття поляризованого свiтла вiд сформованих SERS пiдкладинок в дiапазонi довжин хвиль 0,4–1,1 мкм та кутiв падiння 10–70∘ продемонструвало, що на цих пiдкладинках спостерiгається збудження як локальних плазмонних резонансiв (на структурах з куполами), так i плазмон-поляритонних поверхневих хвиль (на обох типах структур). Продемонстровано, що сформованi структури з латерально-впорядкованими куполами та лунками є ефективними SERS пiдкладинками. Встановлено, що структури з куполами на порядок ефективнiше пiдсилюють раманiвський сигнал вiд стандартного аналiту R6G при використанi для збудження раманiвських спектрiв лазерного випромiнювання з довжинами хвиль 457, 532 та 671 нм. Цей факт зумовлений тим, що при нормальному падiннi збуджуючого лазерного випромiнювання на структурах з куполами ефективно збуджуються локалiзованi плазмони в спектральних областях з максимумами 488 та 676 нм, а для структур з лунками, згiдно з їхнiми спектрами поглинання, такi особливостi не спостерiгаються. Publishing house "Academperiodika" 2024-02-06 Article Article Original Research Article (peer-reviewed) Оригінальна дослідницька стаття (з незалежним рецензуванням) application/pdf application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023268 10.15407/ujpe69.1.11 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 69 No. 1 (2024); 11 Український фізичний журнал; Том 69 № 1 (2024); 11 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe69.1 en uk https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023268/3065 https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023268/3066 Copyright (c) 2024 Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine |