Excitation des plasmons d'un système multicouche par une pointe STM modélisé par un dipôle oscillant radiatif

par Moustafa Achlan

Projet de thèse en Nanophysique

Sous la direction de Elizabeth Boer-duchemin et de Georges Raseev.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Ondes et Matière , en partenariat avec Institut des Sciences Moléculaires d'Orsay (laboratoire) , Nanosciences moléculaires (equipe de recherche) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2014 .


  • Résumé

    Nous modélisons la résonance plasmonique de surface dans un multicouche de films minces excité par une source de lumière ponctuelle, dans notre cas une pointe STM. La lumière émise par la pointe STM est représentée par un dipôle oscillant radiatif modélisé par une onde sphérique. Nous appelons notre modèle tip oscillating dipole radiation model. Pour profiter de l'optique géométrique et des relations Fresnel cette onde sphérique est une norme d'ondes planes suivant le développement de Sommerfield. Ce développement d'ondes planes peut être divisée en ondes propagatives et ondes évanescentes. Les ondes évanescentes ont une portée très limitée ne dépassant pas quelques centaines de nanomètres. Les coefficients de transmission de Fresnel des deux interfaces (système air-or-verre par exemple) sont calculés en utilisant le formalisme matrice de transfert de Abèles-Bethune. Nous calculons l'intensité lumineuse transmise ou le vecteur de Poyting de la source ponctuelle (STM) dans le plan de Fourier et dans l'espace des coordonnées. Ces intensités transmises sont comparées à d'autres calculs et à l'expérience. En variant l'épaisseur de certain couches minces d'un empilement de 5 couches, nous avons trouvé les combinaisons optimales d'épaisseur pour maximiser l'intensité transmise.

  • Titre traduit

    Plasmonic excitation of multilayer systeme by an STM tip modelled by a radiating oscillating dipole


  • Résumé

    We model the surface plasmon resonance in a multilayer thin film excited by a point source of light, in our case an STM tip. The emitted light from the STM is represented by an radiating oscillating dipole itself modeled as a spherical wave. Our model is called tip oscillating dipole radiation model. To take advantage of the geometrical optics and Fresnel relations this spherical wave is expanded in plane waves using the Sommerfeld expansion. This plane wave expansion can be divided in propagative and evanescent waves contributions. The evanescent waves contribution is significant only at nanometric STM-surface distances. The Fresnel transmission coefficients are calculated using transfer formalism of Abèles-Bethune. The transmitted light intensity of an oscillating dipole representing the STM tip is calculated in momentum and coordinate spaces and compared to other modelling and the experiment for a 3 layer system. We optimize the depths of the thin film to enhance the transmitted intensity of the plasmonic resonance.