جاذب کامل پلاسمونی مبتنی بر ساختار فلز-عایق- فلز بعنوان یک حسگر با حساسیت بالا

در این مقاله، یک ساختار نانومقیاس فلز- عایق- فلز با دو طراحی متفاوت نانومنفذ متقارن در لایه فلز بالایی به عنوان یک حسگر جاذب کامل پیشنهاد شده است. طیف جذب ساختار با استفاده از روش عددی تفاضل محدود - حوزه زمان سه بعدی برای تابش عمود پرتو نور موج صفحه‎ای در محدوده‎ی طول موج 1800 تا 2300 نانومتر محاسبه گردیده است. به منظور حسگری ضریب شکست محلول‎های گلوکز، آنالیت مذکور درون منافذ ساختار ریخته می‎شود. طبق نتایج شبیه سازی، یک پیک تشدید در طیف جذب مشاهده شده، که با افزایش ضریب شکست آنالیت به سمت طول موج‎های بالاتر جابجا می‎گردد. حساسیت و حد تشخیص حسگر به ترتیب202.22 nm/riu و0.0131 برای ‎طراحی نانومنفذ اول، و 328.19 nm/riu  و0.0126  برای طراحی نانومنفذ دوم به دست آمده است. از این رو، هر دو ساختار پیشنهادی با طراحی‎های متفاوت نانومنفذهای تناوبی برای حسگری مایعات مختلف با ضرایب شکست نزدیک به هم بسیار مناسب می‎باشند.

Metal-Insulator-Metal based Plasmonic Perfect Absorber as a High-Sensitivity Sensor

Abstract- In this paper, a nanoscale Metal-Insulator-Metal (MIM) structure with two different nano-aperture designs in the upper metal layer is proposed as a Perfect Absorber Sensor (PAS). The absorption spectrum of the structure is calculated using the 3D FDTD numerical method for the perpendicular incidence of a plane wave light within 1800-2300 nm wavelength range. In order to sense the refractive index of glucose solutions, these analytes are poured into the apertures of the structure. Simulation results show that a resonance peak is obtained in the absorption spectrum which is red-shifted with increasing the refractive index of the analyte. The sensitivity and detection limit were obtained  202.22 nm/RIU and 0.0131 for the first design, and 328.19 nm/RIU and 0.0126 for the second design, respectively. Hence, both structure designs are very suitable for different liquids sensing with refractive indices close to each other.