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分野別の課題

SOLUTION CASE

プラズモニックナノ構造における輻射加熱の解析

光照射による金属ナノ構造のプラズモン励起

金や銀などの金属ナノ構造(光の波長より小さな構造)に光を照射すると、ナノ構造内の自由電子の集団振動(プラズモン)が発生します。このとき電荷の分布が生じることでナノ構造表面に局所的な電界が生じ、近接場光が局在します。この現象はプラズモン共鳴と呼ばれており、この時の共鳴周波数はナノ構造の形状などに依存します。

本事例で紹介する内容(光・熱連携シミュレーション

本事例では金のナノ構造(ディアボロ形状)をサファイア基板に正方格子状に並べたデバイスを取り上げております。まずは電磁光学計算を行うFDTDソルバを用いてナノ構造に1.046umの赤外光を照射したときの吸収量の分布を計算します。同時に透過率・吸収率を計算すると、ナノ構造の形状に依存して吸収の波長依存性が異なることも示されます。
続いて、得られた吸収率分布をHEATソルバに読み込むことにより、光を照射したときの温度上昇分布をシミュレーションすることが可能です。
本事例の資料ではこの解析を行う手順を説明し、形状によって温度上昇が異なる結果が得られたことを示しています。また、ナノ構造の周囲に金の同心円構造(プラズモニックレンズ)を設けた場合と設けない場合で光吸収量・温度上昇が大きく異なる事例も紹介しております。

基板上の金ナノ構造に光を照射したときの温度分布

基板上の金ナノ構造に光を照射したときの温度分布

資料サンプル

本資料をおすすめ

  • ナノ構造デバイスの設計開発をされている方
  • プラズモンに関連するデバイスの研究開発をされている方
  • 光と熱の連携解析に興味がある方

※内容の詳細は、下記ボタンより資料ダウンロード頂けます。

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