شبیه‌سازی و تحلیل پارامترهای موثر بر پاسخ طیفی فاکتورتقویت میدان الکتریکی در یک سیستمafm-ters پیشنهادی

یکی از پیشرفت های مهم سال های اخیر در دستگاه رامان، تلفیق آن با میکروسکوپ پروب روبشی (spm) به خصوص میکروسکوپ نیروی اتمی (afm) بوده است. میکروسکوپ نیروی اتمی در حال حاضر به عنوان یکی از بهترین روش های تصویر برداری برای مطالعه توزیع ناهمگون سطح در ابعاد نانو شناخته می شود. در سال های اخیر دانشمندان بر روی به دست آوردن فاکتور تقویت میدان الکتریکی بیشتر متمرکز شده اند تا آنجا که آشکارسازی و نقشه برداری از یک مولکول تنها با این روش امکان پذیر شده است. در نتیجه رزولوشن فضایی جهت تشخیص در مقیاس زیر مولکول در حال بهبود است. در این مقاله با استفاده از روش محاسباتی تفاضلی محدود در حوزه زمان (fdtd) اثر تغییر پارامترهای پروب مثل زاویه مخروط، شعاع تیپ و ‌‌جنس آن بر میزان شدت میدان الکتریکی نزدیک به نوک پروب مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت پس از یافتن بهترین ساختار تیپ و نوع پلاریزاسیون نور تابشی، اثر استفاده از زیر لایه در سیستم طیف سنجی رامان تقویت شده سوزنی (ters) پیشنهادی بررسی شده است. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که با توجه به ابعاد تیپ انتخاب شده از بین زاویه های مخروط بررسی شده زاویه مخروط 30 درجه بیشترین میزان تقویت میدان الکتریکی در نوک تیپ را ایجاد می کند. همچنین به کار بردن منبع نور تابشی با پلاریزاسیون دایره ای و استفاده از زیرلایه از عوامل بسیار موثر جهت بهبود فاکتور تقویت میدان الکتریکی هستند. در انتها برای ساختار طراحی شده ماکزیمم مقدار فاکتور تقویت میدان الکتریکی 10^4×3.2 به دست آمده است، که این مقدار در مقایسه با نتایج گزارش شده در مطالعات قبلی بهبود قابل توجه داشته ‌‌‌‌‌‌ است.

Simulation and Analysis of the Effect of Parameters on the Spectral Response of Electric Field Enhancement Factor in the Proposed AFMTERS System

One of the most important advances in Raman spectroscopy in recent years has been its integration with scanning probe microscopes (SPM), especially atomic force microscopes (AFM). Currently, AFM is recognized as one of the best imaging methods for studying the distribution of heterogeneous surface in nanoscale dimensions. Scientists are now focused on obtaining more enhancement factor of electric field, to the extent that detection and mapping of only one molecule has become possible with this method. Therefore, spatial resolution is being improved in detecting submolecule levels. In this paper, using the finite difference time domain (FDTD) calculation method, the effect of changing the parameters of the probe such as cone angle, tip radius and its material on the electric field intensity near the apex of the probe is investigated. In addition, the effect of polarization of light on the increase of electric field has been analyzed. The simulation results obtained for different cone angles show that the cone angle of 30 degree creates the highest amount of electric field enhancement factor at the tip apex. Furthermore, the use of laser source with radially polarized light and the use of substrate are very effective factors on improving the electric field enhancement factor. Finally, the maximum value of electric field enhancement factor of the proposed configuration is 3.2×104, where this value has been improved significantly comparing to the results reported in the previous papers published in this field.