如何修复银离子用于等离子体光学
材料科学
2025-07-15 v1 应用物理
光学
摘要
银(Ag)因其在可见波段内的优异光学特性,被认为是等离子体应用的理想材料,但其使用受限于热蒸发薄膜及其制成的纳米结构的化学稳定性和结构质量较差。本研究提出一种简单方法,通过热共蒸发将金(Au)合金化,以提高银薄膜的结构和光学质量以及化学稳定性。我们考察了Au含量从5%到20%的AgAu薄膜,分析了其表面形貌、晶体结构、光学特性和化学稳定性。结果表明,低浓度的Au显著降低了共蒸发薄膜的粗糙度(降低至0.4 nm RMS),并显著提升抗氧化能力,同时保持明确的晶体生长。重要的是,这些改进无需模板去片、金属润湿层或异质衬底,即可直接在玻璃上沉积。其中,AgAu薄膜表现出最高的化学稳定性、可见光谱范围内的最低光学损耗以及出色的等离子体特性,甚至超过了纯银。作为概念验证,我们制造了高质量的AgAu光学天线,展现出在室温下环境条件下的长期耐久性。本方法为解决银在等离子体器件应用中的局限性提供了实用解决方案。
引用
@article{arxiv.2507.09569,
title = {How to Fix Silver for Plasmonics},
author = {Björn Ewald and Leo Siebigs and Cheng Zhang and Jonas Graf and Achyut Tiwari and Maximilian Rödel and Sebastian Hammer and Vladimir Stepanenko and Frank Würthner and Bruno Gompf and Bert Hecht and Jens Pflaum},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.09569},
year = {2025}
}