基于差分反射法的单个蝴蝶结纳米天线表面等离激元共振光谱分析

我们报道了玻璃和半导体 GaAs 衬底上单个蝴蝶结纳米天线的结构与光学性质。玻璃（GaAs）上的天线表现出优异的质量和高度均匀性，其窄尺寸分布的标准偏差分别为三角形尺寸 $\sigma_s^{glass}=4.5nm$ ($\sigma_s^{GaAs}=2.6nm$) 和间隙尺寸 $\sigma_g^{glass}=5.4nm$ ($\sigma_g^{GaAs}=3.8nm$)。通过差分反射光谱研究的单个纳米天线的相应光学性质显示，当天线尺寸从 $150nm$ 减小到 $100nm$ 时，局域表面等离极化激元共振线宽从 $0.21eV$ 大幅减小至 $0.07eV$。这归因于与纳米天线系综的光学测量相比不存在不均匀展宽。利用偏振分辨光谱展示了单个蝴蝶结纳米天线的粒子间耦合，其产生了强局域且增强的电磁热点，获得了 $\rho_{max}\sim80\%$ 的高度线偏振。高可重复性纳米加工与快速、非破坏性和非污染光学光谱的结合，为未来由多个光子和等离激元实体组成的基于半导体的纳米等离激元电路铺平了道路。