Ausbreitung von SPPs in vornehmlich schmalen Metallstreifen 56

4.1 Anregung und Ausbreitung von SPPs

4.1.2 Ausbreitung von SPPs in vornehmlich schmalen Metallstreifen 56

In diesem Abschnitt sollen Arbeiten vorgestellt werden, die die Ausbreitung von SPPs vornehmlich auf d¨unnen und schmalen Streifen untersuchten. Das Ziel dieser Arbeiten war es unter anderem, die Abklingl¨angel der SPPs f¨ur die jeweiligen Versuchsbedin-gungen zu bestimmen und dabei ihre Abh¨angigkeit von der Dicke und der Breite der Streifen herauszuarbeiten. Zun¨achst werden Arbeiten anderer Arbeitsgruppen vorgestellt, am Ende Arbeiten aus unserer Arbeitsgruppe.

Lamprecht et al., Weeber et al. & Zia et al.

In der Arbeit von Lamprecht et al. [Lam01] wurden SPPs mit der ATR-Methode (vgl. Abschnitt 2.1.2.2) in einer modifizierten Kretschmann-Konfiguration angeregt, wie es Abbildung 4.6 veranschaulicht. Die Modifikation liegt darin, dass die SPPs nach ihrer Anregung in einen Bereich des unendlich ausgedehnten Metallfilms laufen, der zus¨atzlich durch einen aufgedampften, 50 nm dicken Aluminiumfilm vom Prisma getrennt ist. Dadurch k¨onnen die SPPs nicht den Zerfalls-Kanal in Richtung des Pris-mas verwenden und zerstrahlen, sondern ihre gesamte Zerfalls-Intensit¨at aufgrund von Streuung an Oberfl¨achenrauigkeiten kann mit einem Mikroskop-Objektiv ober-halb des Metallfilms aufgesammelt werden. Die Arbeit von Lamprecht et al. [Lam01]

untersuchte als erstes, wie sich die Abklingl¨ange l der SPPs auf einem 70 nm di-cken Gold- bzw. Silberfilm in Abh¨angigkeit der Anregungs-Wellenl¨ange verh¨alt. Das Resultat ist im linken und mittleren Bild in Abbildung 4.7 dargestellt. Eingezeich-net sind zus¨atzlich die theoretisch zu erwartenden Werte nach den Untersuchungen von Johnson+Christy und Palik. Mit gr¨oßer werdender Wellenl¨ange nimmt die Ab-klingl¨ange f¨ur beide Materialien zu. Im Fall von Gold (links) liegt die Abklingl¨ange bei einer Anregungs-Wellenl¨ange von 780 nm – wie im Grundlagenteil bereits gesehen – bei rund 40µm, bei einer Anregungs-Wellenl¨ange von 633 nm bei rund 10µm. Im Fall von Silber (Mitte) liegt die Abklingl¨ange bei diesen Wellenl¨angen ca. um das vier- bis f¨unffache h¨oher. Dies ist auf die geringere D¨ampfung der SPPs bei Silber im Vergleich zum Gold zur¨uckzuf¨uhren.

Als n¨achstes untersuchte die Arbeit von Lamprecht et al. [Lam01] den Einfluss der

4.1 Anregung und Ausbreitung von SPPs

Abbildung 4.6: Darstellung des Anregungs- und Detektions-Prinzips von SPPs aus der Arbeit von Lamprecht et al. [Lam01]; mittels der ATR-Methode in modifi-zierter Kretschmann-Konfiguration werden SPPs angeregt. Im Detektions-bereich ist zwischen Metallfilm und Prisma ein zus¨atzlicher, 50 nm dicker Aluminiumfilm aufgedampft, der den Zerfallskanal von SPPs in Richtung Prisma unm¨oglich macht, so dass die komplette Zerfalls-Intensit¨at der SPPs aufgrund von Streuung an Oberfl¨achenrauigkeiten oberhalb des Metallfil-mes mithilfe eines Mikroskop-Objektivs eingesammelt werden kann (ent-nommen aus Ref. [Lam01]).

Breite des Metallfilmes auf die Abklingl¨ange, d. h. der Film war nicht mehr unendlich ausgedehnt in beide Raumrichtungen, sondern formte sich zu einem schmalen Streifen von variabler Breite aber unendlicher L¨ange, wobei die Dicke bei 70 nm unver¨andert blieb. Die Anregungs-Wellenl¨ange betrug 633 nm. Das Resultat im Fall von Silber ist im rechten Bild in Abbildung 4.7 zu sehen. Mit abnehmender Streifen-Breite nimmt die Abklingl¨ange ebenfalls ab, so dass sich bei einer Streifen-Breite von bspw. 4µm eine Abklingl¨ange von nur noch 20µm ergibt. Dies ist ca. zwei- bis dreimal k¨urzer als die Abklingl¨ange des unendlich breiten Silberfilmes bei derselben Wellenl¨ange von 633 nm.

In den Arbeiten von Weeber et al. [Wee01], [Wee03] und Zia et al. [Zia06a] wurde die Abh¨angigkeit der Abklingl¨ange von der Streifen-Breite etwas ausf¨uhrlicher untersucht als in der vorherigen Arbeit von Lamprecht et al. [Lam01]. Da f¨ur die vorliegende Dissertation der Ausbreitung von SPP auf schmalen Streifen eine entscheidende Rolle f¨ur die Interpretation der Messdaten zukommt, sollen deshalb die drei Arbeiten von Weeber et al. [Wee01], [Wee03] und Zia et al. [Zia06a] noch besprochen werden.

Die Anregungs-Methode der SPPs war f¨ur alle drei Arbeiten die ATR-Methode,

4 Stand der Forschung

Abbildung 4.7: Dargestellt ist die Abh¨angigkeit der Abklingl¨ange der SPPs von der Anregungs-Wellenl¨ange f¨ur Metallfilme von 70 nm Dicke, bestehend aus Gold oder Silber (linker und mittlerer Graph) und die Abh¨angigkeit der Abklingl¨ange von der Streifen-Breite, indem der Silberfilm in einer weite-ren Dimension eingeschr¨ankt wird und sich dadurch ein Streifen variabler Breite formt (rechter Graph). Bei den Metallfilmen ist die Abklingl¨ange f¨ur Silber im Vergleich zum Gold ca. vier- bis f¨unfmal gr¨oßer. Bei einem Silber-Streifen wird die Abklingl¨ange mit abnehmender Streifen-Breite ebenfalls kleiner (adaptiert aus Ref. [Lam01]).

allerdings in zwei unterschiedlichen Realisierungen, einerseits in der Kretschmann-Konfiguration f¨ur die Arbeiten Weeber et al. [Wee01] und [Wee03] und andererseits mit einem stark fokussierten Laserstrahl f¨ur die Arbeit von Zia et al. [Zia06a]. Dies wird veranschaulicht durch Abbildung 4.8, in der links der Aufbau dargestellt ist, wie er in den Arbeiten von Weeber et al. [Wee01] und [Wee03] verwendet wurde bzw.

rechts, wie er in Ref. [Zia06a] Verwendung fand. Der Nachweis der SPPs erfolgte bei allen drei Arbeiten mittels einer Apertur an der Spitze einer Glasfaser nahe an der Oberfl¨ache, so dass diese Arbeiten die bereits in Kapitel 2 erw¨ahnte PSTM-Methode als Abbildungsverfahren f¨ur SPPs verwendeten. In beiden Aufbauten wird mit einer Apertur an der Spitze einer Glasfaser in einem einzustellenden Abstand z oberhalb der Probe die Oberfl¨ache (x-y-Ebene) abgescannt. Auf der Oberfl¨ache breiten sich SPPs aus, so dass durch das Abscannen die Intensit¨at der SPPs ortsaufgel¨ost be-stimmt werden kann. In allen drei Arbeiten werden zun¨achst SPPs auf einem unend-lich ausgedehnten Metallfilm angeregt, die anschließend – w¨ahrend ihrer Ausbreitung – in schmale Streifen hineinlaufen. Dabei wird untersucht, wie die Streifen-Breite die Abklingl¨ange der SPPs beeinflusst. Stellvertretend hierf¨ur sei ein Resultat aus der Arbeit von Zia et al. [Zia06a] gezeigt, das in Abbildung 4.9 zu sehen ist. Die PSTM-Aufnahmen entstanden f¨ur einen Abstand z = 100 nm. Die Anregungs-Wellenl¨ange betrug 780 nm, die Schichtdicke des Goldes 48 nm. In jedem einzelnen Bild dieser Abbildung werden die SPPs am oberen Rand angeregt und laufen dann nach un-ten in die Streifen. Dabei ist mit bloßem Auge zu erkennen, dass mit zunehmender Breite W des Streifens von anfangs W = 0,5µm (links oben) bis schlussendlich W = 3,5µm (rechts unten) die Abklingl¨ange der SPPs ebenfalls zunimmt. Graphisch

4.1 Anregung und Ausbreitung von SPPs

Abbildung 4.8: Darstellung des Anregungs- und Detektions-Prinzips von SPPs aus den Ar-beiten von Weeber et al. [Wee01] (links) und Zia et al. [Zia06a] (rechts);

mittels der ATR-Methode in zwei unterschiedlichen Konfiguration werden SPPs angeregt. Nachgewiesen werden sie in beiden F¨allen durch einen PSTM-Aufbau, indem die Apertur an der Spitze einer Glasfaser in ei-nem einzustellenden Abstand z von der Proben-Oberfl¨ache entlang der x-y-Ebene verfahren wird (entnommen aus Ref. [Wee01] und Ref. [Zia06a]).

veranschaulicht wird dies durch Abbildung 4.10. Dabei ist die Abklingl¨ange ¨uber der Streifen-Breite aufgetragen. Die drei gekr¨ummten Kurven kennzeichnen numerische Resultate. Es ist in den numerischen und experimentellen Daten das generelle Ver-halten zu erkennen, dass die Abklingl¨ange mit abnehmender Streifen-Breite kleiner wird. Allerdings ist in den experimentellen Daten auch zu beobachten, dass f¨ur drei ausgezeichnete Streifen-Breiten die Abklingl¨ange ein lokales Minimum aufweist (an-gedeutet durch die vertikalen Linien). Diese Minima geh¨oren zu unterschiedlichen SPP-Moden, die abh¨angig von der Streifen-Breite entlang des Streifens laufen. Die vertikalen Linien kennzeichnen somit die charakteristischencut-off-Breiten einer je-den Mode f¨ur einen bestimmten Breiten-Bereich der Streifen (zugeordnet ¨uber die farbliche Codierung). So besitzt bspw. die SPP-Mode auf einem Streifen der Brei-te 4µm eine cut-off-Breite von etwas weniger als 3µm, angedeutet mit der gr¨unen, vertikalen Linie. Die Abklingl¨ange f¨ur einen Streifen der Breite 4µm betr¨agt dabei rund 17µm. Dass sich auf einem schmalen Goldstreifen unterschiedliche SPP-Moden ergeben k¨onnen, die sich ausbreiten, hat die Arbeit von Weeber et al. [Wee03] n¨aher untersucht. Dabei wurde in vergleichbaren Aufnahmen (Golddicke 55 nm, Anregungs-Wellenl¨ange 800 nm) wie in Abbildung 4.9, entlang derx-Richtung die Streifen-Breite abgescannt. Das Resultat veranschaulicht Abbildung 4.11. Aufgetragen ist die

Inten-4 Stand der Forschung

Abbildung 4.9: Dargestellt ist die Intensit¨at der SPPs aufgenommen mittels eines PSTM-Aufbaus in einer H¨ohe z = 100 nm; angeregt werden die SPPs jeweils am oberen Bildrand auf einem unendlich ausgedehnten Goldfilm der Di-cke 48 nm. Anschließend laufen sie nach unten in schmale Goldstreifen un-terschiedlicher BreitenW hinein. Mit zunehmender Breite der Streifen von anfangs 0,5µm (links oben) bis schlussendlich 3,5µm (rechts unten) nimmt auch die Abklingl¨ange der SPPs zu (entnommen aus Ref. [Zia06a]).

4.1 Anregung und Ausbreitung von SPPs

Abbildung 4.10: Dargestellt ist die Abh¨angigkeit der Abklingl¨ange der SPPs von der Streifen-Breite sowohl f¨ur numerische Berechnungen (gekr¨ummte Kur-ven), als auch f¨ur experimentelle Ergebnisse; in beiden Herangehensweisen ist der generelle Trend zu erkennen, dass mit abnehmender Streifen-Breite die Abklingl¨ange ebenfalls abnimmt. Allerdings zeigen die experimentel-len Ergebnisse auch, dass f¨ur die Abklingl¨ange lokale Minima existieren.

Diese sind auf die sog.cut-off-Breiten einer jeden SPP-Mode zur¨uckzuf¨ uh-ren, die sich in einem bestimmten Breiten-Bereich der Streifen ausbreitet (Details siehe Text; entnommen aus Ref. [Zia06a]).

sit¨at der SPP-Mode inx-Richtung f¨ur diverse Streifen-BreitenW. Es ist zu erkennen, dass sich abh¨angig von der Breite der Streifen diverse Moden-Formen ausbilden, die sich bspw. in der Anzahl der lokalen Maxima unterscheiden, die sich wiederum durch einen – f¨ur die jeweilige Moden-Form – charakteristischen Abstand p unterscheiden.

An dieser Stelle sei der Ausbreitung von SPPs Gen¨uge getan und es sollen noch zwei Arbeiten vorgestellt werden, die das Ausbreiten von SPPs f¨ur eine Anwendung benutzt haben und die gleichzeitig den Kenntnisstand in der Arbeitsgruppe aufzeigen, welche Folgen die Ausbreitung von SPPs f¨ur die Untersuchung des elektronischen Transportes durch atomare Kontakte mit sich bringen kann.

4 Stand der Forschung

Abbildung 4.11: Dargestellt ist die Intensit¨at der SPP-Mode in x-Richtung f¨ur diverse Streifen-Breiten W; die lokalen Maxima einer jeden Mode besitzen den Abstand pzueinander (Details siehe Text; entnommen aus Ref. [Wee03]).

4.1 Anregung und Ausbreitung von SPPs

Arbeiten von A. Ganser & Ganser et al.

In den Arbeiten von A. Ganser [Gan12] und Ganser et al. [Gan] wurde untersucht, wie sich W¨arme entlang eines 100 nm d¨unnen und 4µm breiten Goldstreifens ausbreitet.

Die W¨arme wurde ¨uber die Absorption von eingestrahltem Licht der Wellenl¨ange 785 nm in den Goldstreifen eingebracht. Im Speziellen wurde untersucht, wie sich die Ausbreitung der W¨arme verh¨alt, wenn bei Beleuchtung des Goldstreifens bei dieser Wellenl¨ange SPPs angeregt werden. Hierzu wurden in den Goldstreifen drei Gitter mit Vertiefungen mithilfe eines fokussierten Gallium-Ionenstrahls (f¨ur eng-lisch: Focused Ion Beam) eingraviert. Den fertigen Goldstreifen samt den Gittern zeigt die Aufnahme des Raster-Elektronen-Mikroskops (REM) in Abbildung 4.12.

Der Goldstreifen ist mittels eines Elektronenstrahl-Lithographie-Verfahrens auf einer 340 nm dicken Silizium-Membran aufgebracht worden. Wird der Goldstreifen nun unter senkrechtem Einfall mit einem Spot-Durchmesser von ca. 3µm beleuchtet, wie es der Mikroskop-Aufbau im linken Bild der Abbildung 4.13 veranschaulicht, so erw¨armt er sich durch die Absorption des Lichtes und gibt einen Teil der W¨ ar-me ans Substrat – an die Si-Membran – ab, so dass sich diese ebenfalls erw¨armt.

Da die Membran eine temperatur- und wellenl¨angenabh¨angige Transmission besitzt (siehe rechten Graph in Abbildung 4.13), kann unter Ausnutzung dieser Effekte die Temperatur- ¨Anderung in der Si-Membran gemessen werden. Dazu wird die Membran von unten im Durchlicht-Modus mit Weißlicht ausgeleuchtet und das transmittierte Licht wird bei der Wellenl¨ange 488 nm (Beleuchtungs-Wellenl¨ange 785 nm) mit der CCD-Kamera aufgenommen. Der Nachweis, dass SPPs angeregt werden, geschieht optisch ¨uber die Aufnahme des reflektierten und gestreuten Lichtes des Goldstrei-fens. Dazu wird der Bandpass-Filter von 488 nm aus dem Strahlengang entfernt, so dass alle Wellenl¨angen zur CCD-Kamera gelangen k¨onnen. In diesem Betriebs-Modus ist die Weißlicht-Quelle unterhalb der Si-Membran ausgeschaltet.

Abbildung 4.12: Ausschnitt aus einer REM-Aufnahme eines 4µm schmalen, 100 nm dicken und ca. 35µm langen Goldstreifens auf einer Silizium-Membran; in den Streifen wurden drei Gitter mit Vertiefungen zur Anregung von SPPs bei einer Wellenl¨ange von 785 nm eingraviert (adaptiert aus Ref. [Gan]).

4 Stand der Forschung

Abbildung 4.13: Dargestellt sind der Mikroskop-Aufbau zur optischen und thermischen De-tektion von SPPs (links) und die Abh¨angigkeit der relativen Transmission von der Temperatur-Erh¨ohung, auf der die thermische Detektionsmetho-de beruht (rechts); Detektionsmetho-der Mikroskop-Aufbau dient im Reflexions-Modus zur optischen Detektion und im Transmissions-Modus zur thermischen Detek-tion von SPPs. Die relative Transmission ¨uber der Temperatur-Erh¨ohung ist f¨ur eine 340 nm dicke Silizium-Membran bei einer Wellenl¨ange von 488 nm dargestellt (adaptiert aus Ref. [Gan]).

Ein erstes Resultat, bei dem die SPPs optisch nachgewiesen und die Tempertatur-Verteilung aufgenommen wurde, ist in Abbildung 4.14 dargestellt. Dabei stellt die linke Spalte die Ergebnisse dar, bei denen die Polarisation des anregenden Lichtes parallel zum Goldstreifen (angedeutet mit dem schwarzen Pfeil) bzw. senkrecht zu den Gr¨aben der Gitter eingestellt war (TM-polarisiert). In der rechten Spalte sind dementsprechend die Ergebnisse f¨ur TE-polarisiertes Licht dargestellt. In der unteren Zeile sind CCD-Aufnahmen zu sehen, bei denen das reflektierte und gestreute Licht aufgenommen wurde. Darin ist mit den roten Linien die Kontur des Goldstreifens nachgezeichnet, wie er in etwa in Abbildung 4.12 dargestellt war. Der hellste Fleck in den beiden Bildern geh¨ort zum Beleuchtungs-Spot und ist auf dem mittleren Git-ter positioniert. Es ist dennoch zu erkennen, dass im linken Bild, im Fall f¨ur TM-polarisiertes Licht, SPPs angeregt worden sein m¨ussen, weil sie an den anderen beiden Gittern – angedeutet mit den beiden roten Pfeilen – zerfallen sind und ins Fernfeld abgestrahlt wurden. Dies wird dadurch verdeutlicht, dass f¨ur TE-polarisiertes Licht an diesen beiden Gittern keine Intensit¨at festzustellen ist. In der oberen Zeile sind die dazugeh¨origen CCD-Aufnahmen zu sehen, bei denen das transmittierte Licht und somit die Temperatur-Verteilung aufgenommen wurde. Der schwarze Balken in der Mitte der Bilder markiert wiederum den Goldstreifen mit den drei Gittern. Bei Betrachtung der beiden Bilder f¨allt auf, dass f¨ur TM-polarisiertes Licht die maxi-male Temperatur-Erh¨ohung ca. um den Faktor 1,5 h¨oher ist als f¨ur TE-polarisiertes

4.1 Anregung und Ausbreitung von SPPs

Abbildung 4.14: Dargestellt sind die optischen (untere Zeile) und thermischen Resultate (obere Zeile) bei Beleuchtung des mittleren Gitters f¨ur TM-polarisiertes (linke Spalte) und TE-polarisiertes Licht (rechte Spalte), angedeutet mit den schwarzen Pfeilen; die optischen Resultate zeigen die Anregung und Auskopplung von SPPs beim Vergleich der Polarisationen. Die thermi-schen Resultate zeigen beim Vergleich zwithermi-schen den Polarisationen ei-ne gr¨oßere Temperatur-Erh¨ohung bei Beleuchtung mit TM-polarisiertem Licht als mit TE-polarisiertem Licht (adaptiert aus Ref. [Gan]).

Licht. Daher muss die Absorption des beleuchteten Gitters f¨ur TM-polarisiertes Licht ebenso um den Faktor von ca. 1,5 gr¨oßer gewesen sein als f¨ur TE-polarisiertes Licht.

Die Fragen, die sich die Autoren dabei stellten, waren zum einen, ob die Anregung von SPPs f¨ur den Absorptionsunterschied verantwortlich ist und zum anderen, wel-che Rolle die SPPs generell bei der W¨arme-/Temperatur-Verteilung spielen. Dazu schauten sie sich zeitaufgel¨oste Temperatur-Messungen an, denn falls die SPPs bei der W¨arme-Verteilung eine Rolle spielen, sollte ein Teil der W¨arme aufgrund des Zerfalls der SPPs schneller vom Ort der Beleuchtung abtransportiert werden als die W¨arme, die auf rein diffusive Art und Weise vom Ort der Beleuchtung abtranspor-tiert wird. Zeitaufgel¨oste Messungen waren mit dem in Abbildung 4.13 vorgestellten experimentellen Aufbau dadurch m¨oglich, dass eine pump-probe-Technik angewandt

4 Stand der Forschung

wurde, indem die Verz¨ogerungszeit zwischen dem Beleuchtungs-/Heizpuls der La-serdiode und dem Abtastpuls der Weißlicht-Quelle variiert wurde. Es ergeben sich somit momentane Temperatur-Verteilungen f¨ur die beiden m¨oglichen Polarisationen zu einem ausgew¨ahlten Zeitpunkt nach Einsetzen des Heizpulses. Das Resultat f¨ur den Zeitpunkt 1,3µs bei Beleuchtung des linken Gitters aus den vorherigen Abbil-dungen zeigt Abbildung 4.15. Im linken Bild ist wieder das Ergebnis f¨ur den Fall TM-polarisierten Lichtes gezeigt, im rechten f¨ur TE-polarisiertes Licht. Dabei ist an-zumerken, dass nicht die Polarisation des Lichtes um 90^◦ gedreht wurde, sondern die Probe, so dass sich diese beiden Polarisationszust¨ande ergeben. Beim Vergleich der beiden Temperatur-Karten ist zu erkennen, dass sich bereits zu diesem Zeitpunkt eine elliptische Temperatur-Verteilung f¨ur den Fall TM-polarisierten Lichtes erge-ben hat (angedeutet mit der schwarzen Ellipse), wohingegen sich f¨ur TE-polarisiertes Licht eine kreisrunde Verteilung einstellte. Die Autoren f¨uhren diese Beobachtung auf den Einfluss der SPPs zur¨uck, die im linken Bild angeregt werden, sich ent-lang des Goldstreifens ausbreiten und dabei zerfallen, wodurch sie den Goldstreifen aufheizen, der anschließend W¨arme an die Si-Membran abgibt, so dass sich eine el-liptische Temperatur-Verteilung einstellen kann. Im rechten Bild werden keine SPPs angeregt, daher ist die Temperatur-Verteilung kreisrund. Um diese Aussage zu st¨ ut-zen, schauten sie sich die Temperatur-Erh¨ohung ¨uber der Zeit aufgetragen an, denn

Abbildung 4.15: Temperatur-Karten zum Zeitpunkt 1,3µs f¨ur TM-polarisiertes (links) und TE-polarisiertes Licht (rechts) bei Beleuchtung des linken Gitters aus Abbildung 4.12 bei einer zeitaufgel¨osten Messung; F¨ur TM-polarisiertes Licht ist eine elliptische Temperatur-Verteilung auszumachen, f¨ur TE-polarisiertes Licht eine kreisrunde. Dieser Unterschied ist auf den ther-mischen Zerfall der angeregten SPPs f¨ur TM-polarisiertes Licht zur¨ uck-zuf¨uhren. Die bunten Quadrate kennzeichnen Detektionspunkte f¨ur die Auftragung der Temperatur-Erh¨ohung ¨uber der Zeit in der n¨achsten Ab-bildung (adaptiert aus Ref. [Gan]).

4.1 Anregung und Ausbreitung von SPPs

die Zeitstruktur sollte sich f¨ur rein diffusive W¨arme und W¨arme aufgrund des Zer-falls von SPPs unterscheiden. Die Detektionspunkte, an denen typischerweise die Zeitstruktur entnommen wurde, sind in obiger Abbildung 4.15 mit den bunten Qua-draten gekennzeichnet. Das Resultat – allerdings f¨ur einen anderen Messdurchgang als f¨ur die oben gezeigten Abbildungen – zeigt Abbildung 4.16. Darin ist wiederum im linken Bild das Resultat f¨ur das TM-polarisierte Licht dargestellt, im rechten Bild f¨ur das TE-polarisierte Licht. Die Kreuze in den jeweiligen Kurven entstam-men den Experientstam-menten, die durchgezogenen Linien entstamentstam-men FE-Simulationen.

Bei Betrachtung der experimentellen Ergebnisse im linken Bild f¨allt auf, dass sich der Verlauf der gr¨unen und lilafarbenen Kurve und der Verlauf der schwarzen und roten Kurve unterscheidet, obwohl die jeweiligen Paare denselben Abstand zur Heiz-Quelle besitzen, wie in Abbildung 4.15 gekennzeichnet ist. Allerdings befinden sich die Detektionspunkte in einem Fall entlang des Streifens, im anderen Fall senkrecht zu ihm. Da bei Betrachtung des rechten Bildes dieser Unterschied in den Kurven-Paaren nicht auftritt, wird dies als eindeutiges Zeichen gewertet, dass der Zerfall von SPPs entlang des Goldstreifens f¨ur den Unterschied verantwortlich sein muss. Durch die Anregung und den Zerfall von SPPs wird entlang des Streifens f¨ur TM-polarisiertes Licht zu einem fr¨uheren Zeitpunkt eine bestimmte Temperatur-Erh¨ohung erreicht als f¨ur TE-polarisiertes Licht. Um dieses gewonnene Bild zu st¨utzen, f¨uhrten die

Auto-Abbildung 4.16: Dargestellt ist die Abh¨angigkeit der Temperatur-Erh¨ohung von der Zeit bei der Detektion an f¨unf Orten (siehe vorherige Abbildung) sowohl f¨ur experimentelle Daten (Kreuze), als auch f¨ur FE-Simulationen (durchge-zogene Linien) f¨ur TM-polarisiertes (links) und TE-polarisiertes Licht;

f¨ur TM-polarisiertes Licht unterscheiden sich die Temperatur-Verl¨aufe entlang des Goldstreifens (gr¨un und rot) von den dazu senkrechten (lila und schwarz). Bei TE-polarisiertem Licht ist dagegen kein Un-terschied auszumachen. Bei TM-polarisiertem Licht setzt zudem die Temperatur-Erh¨ohung fr¨uher ein als f¨ur TE-polarisiertes Licht (adaptiert

Im Dokument Oberflächenplasmonen auf nanostrukturierten metallischen Leiterbahnen : Anregung, Zerfall und Einfluss auf den elektronischen Transport durch nanoskalige Kontakte (Seite 64-96)