Взаимодействие электромагнитного излучения наноструктурой «диэлектрик – металл – диэлектрик» с учётом эллипсоидальной зонной с структуры металла

Цель. Теоретическое моделирование оптических параметров наноструктуры «диэлектрик – металл – диэлектрик» с учётом эллипсоидальной зонной структуры металла.

Процедура и методы. Применяется квантовая теория явлений переноса, заключающаяся в нахождении диагональных компонент матрицы плотности носителей заряда путём решения уравнения Лиувилля. Поверхностное рассеяние носителей заряда учитывается через граничные условия Соффера.

Результаты. Получены аналитические выражения для оптических коэффициентов и параметров поляризации отражённой и прошедшей волны. Показано, что анизотропия изоэнергетической поверхности существенно влияет на форму поляризации отражённой волны и способность наноструктуры «диэлектрик – металл – диэлектрик» поглощать излучение.

Теоретическая и/или практическая значимость. Результаты работы могут быть использованы для проектирования поляризаторов на основе слоистых наноструктур «диэлектрик – металл – диэлектрик».

1. Этапы развития и применение нанотехнологий в перспективных отраслях промышленности / В. И. Грачёв, С. А. Смотрова, И. Т. Севрюков, Ильин В. В. Магнитогорск: Магнитогорский дом печати, 2023. 702 с.

2. Гафаров Е. Р., Ерохин А. А., Литинская Е. А. Увеличение коэффициента эллиптичности электромагнитной волны при помощи поляризатора на основе меандровой линии // Письма в журнал технической физики. 2021. Т. 47. № 9. С. 11–13. DOI: 10.21883/PJTF.2021.09.50899.18559.

3. Сопинский Н. В., Ольховик Г. П. Обобщённая нуль-эллипсометрия в схеме «поляризатор–образец–анализатор» // Оптика и спектроскопия. 2022. Т. 130. № 3. С. 377–386. DOI: 10.21883/OS.2022.03.52166.2590-21.

4. Козенков В. М., Беляев В. В., Чаусов Д. Н. Тонкоплёночные поляризаторы: свойства, технологии, основные типы // Жидкие кристаллы и их практическое использование. 2021. Т. 21. № 2. С. 5–23. DOI: 10.18083/LCAppl.2021.2.5.

5. Ансельм А. И. Введение в теорию полупроводников. М.: Наука, 1978. 616 с.

6. Лифшиц И. М., Азбель М. Я., Каганов М. И. Электронная теория металлов. М.: Наука, 1971. 415 с.

7. Особенности проявления квантового размерного эффекта в явлениях переноса в тонких плёнках висмута на подложках из слюды / Е. В. Демидов, В. М. Грабов, В. А. Комаров, А. Н. Крушельницкий, А. В. Суслов, М. В. Суслов // Физика и техника полупроводников. 2019. Т. 53. № 6. С. 736–740. DOI: 10.21883/FTP.2019.06.47718.27.

8. Эдельман В. С. Свойства электронов в висмуте // Успехи физических наук. 1977. Т. 123. № 2. С. 257–287. DOI: 10.3367/UFNr.0123.197710d.0257.

9. Kuznetsova I. A., Savenko O. V., Romanov D. N. Influence of quantum electron transport and surface scattering of charge carriers on the conductivity of nanolayer // Physics Letters A. 2022. Vol. 427. Iss. 12. Article no. 127933. DOI: 10.1016/j.physleta.2022.127933.

10. Savenko O. V., Kuznetsova I. A. The influence of charge carrier quantum transport and isoenergy surface anisotropy on the high-frequency conductivity of a semiconductor nanolayer // Proceedings of SPIE. 2022. Vol. 12157: International Conference on Microand Nano-Electronics. Article no. 121570W. DOI: 10.1117/12.2622544.

11. Soffer S. B. Statistical model for the size effect in electrical conduction // Journal of Applied Physics. 1967. Vol. 38. Iss. 4. P. 1710–1715. DOI: 10.1063/1.1709746.

12. Латышев А. В., Юшканов А. А. Взаимодействие электромагнитной Е-волны с металлической плёнкой, расположенной между двумя диэлектрическими средами // Оптика и спектроскопия. 2012. Т. 112. № 1. С. 140–146.