Спектральные свойства плазмонных резонансов в решеточной модели бинарных нанокомпозитов
Н. А. Олехно+*, Я. М. Бельтюков+, Д. А. Паршин×
+Физико-технический институт им. Иоффе РАН, 194021 С.-Петербург, Россия
*С.-Петербургский национальный исследовательский Академический университет РАН, 194021 С.-Петербург, Россия
×С.-Петербургский Политехнический университет Петра Великого, 195251 С.-Петербург, Россия
Abstract
Один из способов описания плазмонных резонансов в неупорядоченных
металл-диэлектрических нанокомпозитах состоит в замене исходного композита
электрической сетью в виде решетки, связи которой представляют собой случайно
расположенные комплексные импедансы. В настоящей работе применен общий метод
описания резонансов в бинарных сетях, состоящих из двух типов импедансов,
являющихся произвольными функциями частоты (Th. Jonckheere, J.M. Luck,
J. Phys. A 31, 3687 (1998)). В его рамках рассмотрено обобщение
низкочастотной L-C модели, в которой металлическим областям в решетке
сопоставляются индуктивные связи L, а областям диэлектрика - емкостные
связи Cd. Для анализа спектра резонансов во всей оптической области более
аккуратной моделью является замена металлических областей связями,
представляющими собой параллельные LC-контура с резонансной частотой,
равной плазменной частоте металла ωp. В работе рассмотрены
спектральные свойства этой модели, а также модели нанокомпозита, состоящего
из двух металлов с различными плазменными частотами. В рамках использованного
матричного представления установлены аналитические соотношения между
спектрами всех таких систем и спектрами первоначальной L-C модели.
Получены общие выражения, описывающие зависимость резонансного спектра
композитов произвольной геометрии от диэлектрической проницаемости матрицы.