ПЛАЗМОННЫЙ РЕЗОНАНС В ПЛАНАРНЫХ СЛОИСТЫХ НАНОСТРУКТУРАХ СЕРЕБРО-ФТАЛОЦИАНИН НИКЕЛЯ1

Изучены спектральные свойства тонких пленок фталоцианина никеля (NiPc) и серебра (Ag), полученных термическим осаждением в вакууме на стеклянные и кварцевые подложки (П), а также планарных гибридных наноструктур, в которых нанометровые пленки органического полупроводника контактируют с островковыми структурами серебра. Исследованы две конфигурации планарных гибридных наноструктур – монослой наночастиц серебра под пленкой фталоцианина никеля (П/Ag/NiPc) и монослой наночастиц серебра над пленкой фталоцианина никеля
(П/NiPc/Ag). Толщина пленок NiPc изменялась от 10 до 30 нм. Поверхностная плотность металла составляла ~ 2⋅10–6 г/см2.. С помощью сканирующего зондового микроскопа Solver P47-PRO в полуконтактном режиме изучена структура исследуемых наноструктур. Оптические спектры записывались на спектрофотометре Cary 500. Установлено, что присутствие наночастиц Ag наиболее значительно усиливает эффективное поглощение пленки NiPc толщиной ~ 10 нм в области электронных полос поглощения λ ~ 600–700 нм. Данный эффект проявляется за счет способности плазмонных наночастиц усиливать локальное поле вблизи своей поверхности на расстояниях, сравнимых с размерами наночастиц. Количественные оценки показали, что наличие наночастиц Ag приводит к увеличению оптической плотности на длине волны λ = 625 нм для наноструктур П/Ag/NiPc и П/NiPc/Ag соответственно на 25
и 33 %. Предполагается, что зависимость величины эффективного поглощения пленки NiPc от конструкции гибридной системы может быть связана с особенностями формирования наноструктур в процессе термического осаждения.

наноструктура, плазмонный резонанс, органический полупроводник, полоса поглощения

1. Leznoff, C. C. Phthalocyanines: properties and applications / C. C. Leznoff, A. B. P. Lever. – Weinheim: VCH, 1996. – Vol. 4. – 536 p.

2. Hohnholza, D. Applications of phthalocyanines in organic light emitting devices / D. Hohnholza, S. Steinbrecherb, M. Hanacka // J. Mol. Struct. – 2000. – Vol. 521. – P. 231–237.

3. Itoh Eiji. Photovoltaic Properties of Organic p-n Junction Devices Consisting of Phthalocyanine and n-Type Porphyrin Deposited on an n-Type TiO2 Layer / Itoh Eiji, Ohmori Yuji, Miyairi Keiichi //Japan. J. Appl. Phys. – 2004. – Vol. 43, no 2. – P. 817–821.

4. Van Flassen, E. Explanation of the low oxigen sensitivity of thin film phthalocyanine gas sensors / E. Van Flassen, H. Kerp // Sens. Actuators B. – 2003. – Vol. 88. – P. 329–333.

5. Bohren, C. F. Absorption and Scattering of Light by Small Particles / C. F. Bohren, D. R. Huffman. – John Wiley&Sons, Inc., 1983. – 660 p.

6. Климов, В. В. Наноплазмоника / В. В. Климов. – М.: Физматлит, 2009. – 480 с.

7. Китайгородский, А. И. Молекулярные кристаллы / А. И. Китайгородский. – М.: Наука, 1971. – 424 с.

8. Thin and ultra-thin films of nickel phthalocyanine grown on highly oriented pyrolitic graphite: an XPS, UHV, and air tapping mode AFM study / L. Ottaviano [et al.] // Surf. Sci. – 1977. – Vol. 373. – P. 318–332.

9. Поуп, М. Электронные процессы в органических кристаллах / М. Поуп, Ч. Свенберг. – М.: Мир, 1985. – Т. 2. – 168 с.

10. Electronic structure and spectrum third-order nonlinear optics of the metal phthalocyanines PcM (M= Zn, Ni, TiO) / W.-D. Cheng [et al.] // Phys. Rev. B. – 2001. – Vol. 64. – P. 125109–125109-11.

11. Johnson, P. Optical constants of the noble metals / P. Johnson, R. Christy // Phys. Rev. B. – 1972. – Vol. 6. – P. 4370–4379.

12. Width of cluster plasmon resonances: Bulk dielectric functions and chemical interface damping / H. Hovel [et al.] // Phys. Rev. B. – 1993. – Vol. 48. – P. 18148–18154.

13. Zamkovets, A. D. Near-field effects on spectral properties of layered silver-copper phthalocyanine nanocomposites / A. D. Zamkovets, A. N. Ponyavina // J. Appl. Spectrosc. – 2013. – Vol. 79, N 6. – P. 908–913.