多波段等离激元谢尔宾斯基地毯分形天线

确定性分形天线被用于实现多模态等离激元器件。此类结构在红外波段典型地表现出强烈增强的局域电磁场,且具有分层空间分布。在光波段工作的工程化分形天线的实现将赋能纳米等离激元平台,用于能量收集、光传感和生物/化学检测等应用。在此,我们引入一种基于谢尔宾斯基地毯(SC)空间填充分形的新型等离激元多波段超材料,其具有可调谐且与偏振无关的光学响应,在可见光到中红外范围展现多重共振。我们研究了通过电子束光刻在 CaF$_{2}$ 和 Si/SiO$_{2}$ 衬底上制备的金 SC。此外,我们证明此类共振源于衍射介导的局域表面等离激元,可通过调控分形单元的形状、尺寸和位置以确定性方式定制。而且,我们的发现表明,具有高复杂度阶数的 SC 呈现出等离激元模式强且分层分布的电磁近场。因此,工程化等离激元 SC 为实现在可见光/中红外范围具有强且宽带光谱响应的紧凑型有源器件提供了有效策略。我们利用该技术对沉积在等离激元 SC 上的亮甲酚蓝分子进行表面增强拉曼光谱(SERS),实现了高达 $10^{4}$ 的宽带 SERS 增强因子,从而为化学诊断提供了概念验证应用。