Микроскопия локализованных оптических состояний, возбуждаемых металлическими и диэлектрическими наноантеннами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, кандидат наук Синев, Иван Сергеевич

• Синев, Иван Сергеевич
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Синев, Иван Сергеевич

Оглавление

Стр.

Введение

Глава 1. Экспериментальные методики

1.1 Создание образцов одиночных кремниевых наноантенн

1.1.1 Создание кремниевых наноантенн методом лазерной абляции

1.1.2 Трансфер наночастиц методом наноманипуляций под электронным пучком

1.2 Изготовление цепочек и массивов наноантенн методом электронной литографии

1.2.1 Литография металлических наноструктур

1.2.2 Литография кремниевых наноструктур

1.3 Предварительная характеризация образцов

1.3.1 Атомно-силовая микроскопия

1.3.2 Сканирующая электронная микроскопия

1.4 Установка оптической темнопольной спектроскопии рассеяния

1.5 Сканирующая ближнепольная оптическая микроскопия

1.6 Микроскопия утечек излучения и микроскопия задней фокальной плоскости

1.7 Визуализация изочастотных контуров поверхностных электромагнитных волн в оптическом диапазоне с использованием линзы твердой иммерсии

1.8 Сканирующая ближнепольная спектроскопия с зондом, функционализированным люминесцентной наночастицей

Выводы по главе 1

Глава 2. Локализация и рассеяние света диэлектрической

о о __О Г*

частицей на металлической подложке

2.1 Метод выделения сигнала рассеяния от отдельных компонент дипольных моментов наночастиц в эксперименте

2.2 Результаты эксперимента

Стр.

2.3 Теоретическое моделирование и обсуждение

наблюдаемого эффекта

2.4 Численное моделирование электромагнитного поля

вблизи наночастицы

Выводы по главе 2

Глава 3. Направленное возбуждение поверхностного

плазмон-поляритона кремниевой наночастицей на

слое металла

3.1 Направленное возбуждение поверхностных электромагнитных

волн

3.2 Теоретическое описание возбуждения поверхностного плазмон-поляритона кремниевой наночастицей

3.3 Экспериментальное измерение диаграммы направленности поверхностного плазмон-поляритона от кремниевой наночастицы на слое золота

3.4 Эффективность возбуждения поверхностного плазмон-поляритона кремниевой наночастицей

Выводы по главе 3

Глава 4. Локализация поля на краях зигзагов из резонансных наночастиц в экспериментах по сканирующей ближнепольной оптической микроскопии

4.1 Топологически защищенные краевые состояния

4.2 Экспериментальная демонстрация локализации поля на краях прямоугольного зигзага из золотых нанодисков

4.3 Экспериментальная демонстрация локализации поля на краях прямоугольного зигзага из кремниевых нанодисков

Выводы по главе 4

Глава 5. Сканирующая ближнепольная оптическая

микроскопия структур для захвата света на основе плазмонных наноантенн

5.1 Дизайн массива наноантенн для захвата света

Стр.

5.2 Численное моделирование локализации поля в тонком слое материала под массивом наноантенн

5.3 Сканирующая ближнепольная оптическая микроскопия массивов наноантенн и интерпретация сигнала, измеряемого ближнепольным зондом апертурного типа

Выводы по главе 5

Заключение

Благодарности

Список сокращений и условных обозначений

Список литературы

Приложение А. Сравнение рассеяния света на кремниевой

наночастице, помещенной на разные подложки

Приложение Б. Расчет поля поверхностного

плазмон-поляритона от диэлектрической наночастицы в дипольном приближении

113

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Микроскопия локализованных оптических состояний, возбуждаемых металлическими и диэлектрическими наноантеннами»

Введение

Бурное развитие направления нанофотоники, наблюдающееся в последние годы, во многом связано с возникшей необходимостью перехода от электронных устройств, имеющих существенные ограничения как по скорости работы, так и по потерям, к более перспективным оптическим. Однако при использовании света в качестве носителя информации возникает другое ограничение на минимальный размер устройств, который определяется длиной волны используемого излучения. Поэтому одной из важнейших задач фотоники является локализация оптического излучения на субволновых масштабах, что критически важно как для усиления взаимодействия света с веществом, так и для создания новых компактных устройств для передачи информации и преобразования энергии. Локальное усиление электромагнитного поля возможно с помощью поверхностных волн, а также посредством оптических наноантенн[1].

Поверхностные волны могут существовать, например, на границе раздела между металлом и диэлектриком, а также на метаповерхностях[2] и двумерных материалах. Широкий выбор материалов и современный уровень технологий наноструктурирования дают уникальные возможности для управления дисперсией поверхностных волн, их направленностью и степенью локализации поля.

Оптическая наноантенна, как устройство, преобразовывающее свободно распространяющийся свет в сильно локализованное ближнее поле и обратно, может играть роль связывающего элемента между поверхностными оптическими состояниями и свободно распространяющимися волнами. Кроме того, усиление электромагнитного поля за счет возбуждения мод наноантенны может служить для наблюдения эффектов сильной связи света с веществом. Широкие возможности для управления светом предоставляют наноантенны из высокоиндексных диэлектрических материалов, например - кремния[3]. За счет большого показателя преломления такие структуры обладают не только электрической, но и магнитной поляризуемостями, имеющими резонансный характер. При этом наводимые электрический и магнитный моменты сопоставимы по величине, а их абсолютное и относительное спектральное положение можно легко регулировать изменением размера и формы наноантенны. Еще одним преимуществом диэлектрических наноантенн над металлическими является низкий уровень

омических потерь. С другой стороны, металлические наноантенны обычно обеспечивают более высокую степень локализации поля.

Диссертационная работа посвящена экспериментальным и теоретическим исследованиям эффектов локализации поля одиночными наноантеннами, а также одномерными и двумерными структурами на их основе. Рассматриваются различные задачи: модификация оптических резонансов кремниевой наноча-стицы под влиянием металлической подложки, управление локализацией поля с помощью поляризации за счет возбуждения топологически защищенных краевых состояний, широкополосная локализация поля в тонком слое материала под массивом металлических наноантенн. Также экспериментально изучается направленный запуск и переключение поверхностных волн с помощью диэлектрических наноантенн, что имеет большой прикладной потенциал в области устройств для управления поверхностными волнами. Для исследования нано-антенн и возбуждаемых ими поверхностных волн в диссертационной работе используется комплекс экспериментальных методик, включающих сканирующую ближнепольную оптическую микроскопию, темнопольную спектроскопию рассеяния, микроскопию задней фокальной плоскости, микроскопию утечек излучения и ряд других, что обеспечивает разностороннюю экспериментальную характеризацию оптических свойств рассматриваемых структур.

Основными целями диссертационной работы являлись:

1. Исследование поляризационной зависимости спектров рассеяния кремниевой наночастицы на золотой подложке.

2. Экспериментальная демонстрация направленного возбуждения поверхностного плазмон-поляритона от кремниевой наночастицы на золотой пленке.

3. Экспериментальная демонстрация поляризационно-чувствительного усиления электромагнитного поля на краях зигзагообразной цепочек из резонансных золотых и кремниевых нанодисков.

4. Исследование ближнего поля массива металлических наноантенн, поддерживающих коллективные оптические моды, характеризующиеся широкополосным усилением электрического поля в материале под антеннами.

5. Исследование применимости модели чувствительности ближнепольно-го зонда, основанной на теореме взаимности электромагнетизма, для

описания сигнала, собираемого зондом апертурного типа в экспериментах по сканирующей ближнепольной оптической микроскопии с возбуждением плоской волной в геометрии отражения.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Спектр рассеяния э-поляризованного света на кремниевой наноантенне, расположенной на золотой подложке, содержит резонансный пик, соответствующий вкладу нормальной к подложке компоненты магнитного дипольного момента частицы, добротность которого более чем в два раза превосходит добротность соответствующего резонанса наночастицы на стеклянной подложке.

2. При наклонном падении света на резонансную сферическую кремниевую наноантенну, расположенную на поверхности золота, возбуждаемый поверхностный плазмон-поляритон испытывает переключение диаграммы направленности в узком спектральном диапазоне, который определяется интерференцией магнитного и электрического дипольных моментов, возбуждаемых в частице.

3. Карты ближнего поля цепочек в форме прямоугольного зигзага как из плазмонных, так и из диэлектрических резонансных нанодисков обнаруживают резонансную локализацию электромагнитного поля на краях структуры, связанную с возбуждением поляризационно-вырож-денных краевых оптических состояний.

4. При возбуждении структуры в виде зигзага из резонансных субволновых кремниевых дисков светом циркулярной поляризации в картах ближнего поля наблюдается усиление сигнала на одном либо другом краю цепочки в зависимости от состояния поляризации падающей волны. Усиление носит резонансный характер с максимумом на длине волны возбуждения краевых оптических состояний.

5. Модель чувствительности зонда ближнепольного оптического микроскопа апертурного типа, основанная на теореме взаимности электромагнетизма, позволяет учесть форму зонда и нелокальность процесса детектирования и получить качественное соответствие с экспериментом даже при описании картин ближнего поля структур сложной формы в геометрии наклонного возбуждения.

Научная новизна:

1. Предложен подход к идентификации рассеяния от нормальных ди-польных компонентов в экспериментах по темнопольной спектроскопии рассеяния.

2. Впервые экспериментально продемонстрировано более чем двукратное увеличение добротности резонанса нормальной к подложке компоненты магнитного дипольного момента кремниевой наночастицы на золотой подложке по сравнению со стеклянной подложкой.

3. Впервые экспериментально продемонстрировано направленное возбуждение и переключение направления возбуждения поверхностного плаз-мон-поляритона на золотой пленке от кремниевой наночастицы за счет интерференции электрического и магнитного дипольных моментов, наводимых в наночастице наклонно падающей р-поляризованной волной.

4. Впервые экспериментально продемонстрирован эффект локализации поля на краях структуры, представляющей собой зигзаг из связанных плазмонных или диэлектрических нанодисков, при возбуждении линейно поляризованным светом.

5. Впервые экспериментально продемонстрировано резонансное усиление фотонного спинового эффекта Холла в зигзаге из связанных диэлектрических нанодисков на частоте возбуждения краевых состояний.

6. Впервые проведено экспериментальное исследование структуры ближнего поля массива металлических наноантенн, поддерживающих коллективные моды, характеризующиеся широкополосным усилением электрического поля в тонком слое материала под антеннами.

7. Продемонстрирована применимость метода моделирования сигнала ближнего поля, основанного на теореме взаимности электромагнетизма, для описания карт ближнего поля массива нерезонансных металлических антенн в геометрии отражения, измеренных апертур-ным ближнепольным зондом.

Практическая значимость работы состоит в том, что автором был экспериментально продемонстрирован ряд новых способов управления локализацией поля с помощью металлических и диэлектрических наноантенн и разработаны новые методики экспериментального исследования оптических свойств наноструктур. Широкополосное усиление электрического поля под кремниевой наночастицей на металлической подложке при наклонном возбуждении может быть использовано для спектроскопии комбинационного

рассеяния, усиленного поверхностью и повышения эффективности флуоресценции атомов и молекул. Впервые продемонстрированный эффект переключения диаграммы направленности поверхностного плазмон-поляритона, возбуждаемого кремниевой наночастицей на слое золота, может быть использован для устройств передачи информации с помощью поверхностных волн. Резонансное селективное возбуждение краевых состояний в зигзагообразных цепочках из металлических и диэлектрических нанодисков может быть применено для реализации компактных поляризационно-чувствительных антенн и сенсоров, а также для переключения между каналами передачи оптических сигналов. Широкополосная локализация электрического поля в тонком слое материала под массивом металлических наноантенн, обусловленная возбуждаемыми в нем "домино модами", представляет большой интерес с точки зрения увеличения эффективности тонкопленочных солнечных элементов благодаря возможности захвата излучения в тонком активном слое устройства. Также в диссертационной работе предложена методика визуализации изочастотных контуров поверхностных электромагнитных волн в системе микроскопии с линзой твердой иммерсии и реализован метод сканирующей ближнепольной оптической микроскопии с зондом, функционализированным гибридной наночастицей из кремния и золота. За счет сверхширокой полосы люминесценции гибридной наночастицы при возбуждении мощными фемтосекундными лазерными импульсами в ближнем инфракрасном диапазоне характеризация локальных оптических свойств образца в разработанной установке ближнепольной микроскопии может проводиться одновременно в широком спектральном диапазоне.

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием современных методов исследования, основывается на воспроизводимости результатов измерений, а также подтверждается хорошим соответствием экспериментальных данных и результатов численного моделирования и аналитического описания эффектов.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на всероссийских и международных конференциях: Летняя школа-конференция "Summer School/Conference on Application of Scanning Probe Microscopy in Life Sciences, Soft Matter and Nanofabrication", Ольборг, Дания, 2013; Международная конференция "Days on Diffraction", Санкт-Петербург, 2013,2015; Международная конференция "PIERS'2015 — Progress In Electromagnetics Research Symposium", Прага, Чешская Республика, 2015;

Международная конференция "Metanano", Анапа, 2016; Владивосток, 2017; Международная конференция "Metamaterials", Ханья, Греция, 2016; Марсель, Франция, 2017; Международная конференция "Nanometa 2017", Зеефельд, Австрия, 2017 Международная конференция "NANOP 2017", Барселона, Испания, 2017 а также на научных семинарах в Университете ИТМО, ФТИ им. А.Ф. Иоффе, МГУ имени М.В.Ломоносова, Университете Эксетера, Датском Техническом Университете, Чжэцзянском Университете.

Работа выполнена при поддержке Министерства Образования и Науки Российской Федерации (госзадание №3.8891.2017/БЧ)

Личный вклад автора заключается в измерениях и обработке экспериментальных результатов (диаграмм направленности, спектров рассеяния, отражения и пропускания и картин распределения ближних полей), проведении существенной части численного моделирования оптических свойств исследованных структур, создании экспериментальных установок микроскопии задней фокальной плоскости, микроскопии утечек излучения и микроскопии с линзой твердой иммерсии, реализации численной модели чувствительности ближнепольного зонда, участии в формулировании целей исследования и непосредственном написании научных статей.

Публикации. Основные результаты по теме диссертации изложены в 7 печатных работах, входящих в перечень ВАК, включающих 7 статей в научных журналах, индексируемых базами научных публикаций Scopus и Web of Science.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и двух приложений. Полный объём диссертации составляет 115 страниц, включая 41 рисунок. Список литературы содержит 163 наименования.

Глава 1. Экспериментальные методики

В главе представлены экспериментальные методики, использованные в ходе работы для изготовления, характеризации и исследования оптических свойств диэлектрических и металлических наноструктур. Подробно описаны экспериментальные установки, реализованные автором диссертации. Этот список включает в себя: установку микроскопии утечек излучения, совмещенной с системой микроскопии задней фокальной плоскости, позволяющая напрямую наблюдать диаграммы направленности возбуждения поверхностных плазмон-поляритонов на тонких металлических слоях одиночными рассеива-телями; установку микроскопии задней фокальной плоскости, использующей линзу твердой иммерсии, которая позволяет наблюдать изочастотные контуры поверхностных волн, возбуждаемых в планарных структурах, глубоко под световым конусом воздуха. Также описана уникальная установка сканирующей ближнепольной оптической микроскопии с использованием зонда для АСМ, функционализированного гибридной наночастицей из кремния и золота, излучающей в широком спектральном диапазоне при возбуждении фемтосекундными лазерными импульсами на длине волны 1053 нм. Наконец, описаны использованные в ходе работы установки темнопольной спектроскопии рассеяния с возможностью выделения сигнала рассеяния от нормальных к подложке дипольных компонентов, наводимых в исследуемой структуре наклонно падающей волной, а также установка СБОМ в различных модификациях, позволяющая работать как в геометрии пропускания, так и отражения.

1.1 Создание образцов одиночных кремниевых наноантенн

1.1.1 Создание кремниевых наноантенн методом лазерной абляции

Кремниевые наночастицы сферической формы создавались методом лазерной абляции тонких слоев аморфного кремния методом, развитым в рабо-тах[4—6]. Для получения частиц таким методом используется сфокусированный

Рисунок 1.1 — (а) Схема изготовления кремниевых наночастиц методом лазерной абляции. (б) СЭМ изображение участка подложки с полосами, оставшимися после абляции слоя кремния. (в) Изображение участка подложки в темнопольном микроскопе. Цветные пятна соответствуют частицам из кремния разного размера.

пучок мощного фемтосекундного лазера. Поглощение света в кремнии приводит к сверхбыстрому нагреву материала и последующему локальному плавлению, при этом нижний слой из более тугоплавкого оксида кремния не подвергается изменению фазы. Жидкая фаза кремния имеет большую плотность, чем твердый материал, поэтому при достаточно большой мощности лазерного импульса за счет уменьшения объема материала и сил поверхностого натяжения формируется капля жидкого кремния. Благодаря приобретенному в процессе формирования капли импульсу частица "отскакивает" от подложки и затем либо попадает на подложку-акцептор, расположенную на расстоянии в несколько десятков мкм от обрабатываемого слоя[6], либо осаждается обратно на исходную подложку (Рисунок 1.1)а. Пример СЭМ изображения участка подложки, обработанного лазерными импульсами, а также изображение участка подложки в темнопольном микроскопе показаны на Рисунке 1.1б,в. В диссертационной работе для создания частиц использовались одиночные импульсы УЬ3+ лазера ЛуеБ1а ТеМа-150 (длина волны 1050±5 нм, длина импульса - 150 фс, мощность до 7 Вт.), который фокусировался на слое кремния с помощью объектива М^^оуо 20х ШЯ для ближнего инфракрасного спектрального диапазона.

Рисунок 1.2 — СЭМ изображение кремниевой частицы диаметром 170 нм на кремниевой подложке-доноре, и острия золотого зонда, используемого для

трансфера одиночных частиц.

1.1.2 Трансфер наночастиц методом наноманипуляций под

электронным пучком

Перенос кремниевых наночастиц на различные подложки проводился методом наноманипуляций в камере электронного микроскопа, разработанным в Университете ИТМО[7]. В рамках метода подложка-донор с кремниевыми наночастицами и подложка-акцептор помещаются в камеру сканирующего электронного микроскопа. Выбранная наночастица захватывается с помощью металлического острия, закрепленного на наноманипуляторе (Рисунок 1.2), а затем сбрасывается в заданном месте подложки-акцептора. Весь процесс манипуляций визуализируется в режиме реального времени в электронном микроскопе. Метод позволяет точно позиционировать частицы на подложке в участках без дефектов, что было особенно важно для экспериментов по наблюдению поверхностных плазмон-поляритонов, возбуждаемых кремниевыми наноантеннами на металле (эксперименты описаны в Главе 3 диссертации). Все

работы по переносу частиц для образцов, исследованных в диссертационной работе, проводились Филиппом Комиссаренко на электронном микроскопе Zeiss Neon 40 EsB CrossBeam, расположенным в Технопарке Университета ИТМО.

1.2 Изготовление цепочек и массивов наноантенн методом

электронной литографии

1.2.1 Литография металлических наноструктур

Литография металлических структур - зигзагов из золотых нанодисков, описанных в Главе 4 диссертации и массивов серебряных наноантенн, результаты исследования которых представлены в Главе 5, проводились методом взрывной литографии в Университете ИТМО.

В случае структуры из золотых нанодисков, на первом этапе изготовления на стеклянную подложку методом термического напыления наносился 40 нм слой золота с 3 нм адгезионным подслоем хрома. Облучение электронным пучком проводилось по 120 нм слою полиметилметакрилата (PMMA), покрытому 10 нм слоем золота для стекания заряда.

Для изготовления структуры из серебряных наноантенн слой серебра наносился на подложку из кристаллического кремния методом термического осаждения, после чего покрывался 400 нм слоем PMMA. Экспонирование рези-ста проводилось в установке Zeiss Neon 40 с приставкой для литографии Raith Elphy Plus. После подрыва резиста структура покрывалась 45 нм пассивирующим слоем оксида кремния с помощью магнетронного напыления.

1.2.2 Литография кремниевых наноструктур

Структуры в виде прямоугольных зигзагов из кремниевых нанодис-ков на стеклянной подложке, исследование локализации поля в которых

представлено в Главе 4 диссертации, изготавливались в Институте Хранения Данных в Сигнапуре. 165 нм пленка гидрогенизированного аморфного кремния напылялась на стеклянную подложку с помощью химического осаждения из газовой фазы с источником индуктивно-связанной плазмы (Plasmalab System 380, Oxford Instruments). В качестве резиста для литографии использовался водород-силсесквиоксан (HSQ, Dow Corning, XR-1541-006). Резист, не подвергавшийся экспонированию, удалялся 25% раствором гидроксида триметиламмония. Наконец, травление образца для получения структуры проводилось в системе травления индуктивно-связанной плазмой (Plasmalab System 100, Oxford Instruments).

1.3 Предварительная характеризация образцов

1.3.1 Атомно-силовая микроскопия

Исследование профиля поверхности готовых образцов и контроль высоты структуры проводились с помощью метода атомно-силовой микроскопии на сканирующем зондовом микроскопе АКТ-КТ SmartSPM. В качестве зондов использовались кремниевые кантилеверы с радиусом закругления острия не более 20 нм.

1.3.2 Сканирующая электронная микроскопия

Характеризация образцов на предмет соответствия заданному дизайну проводилась в сканирующем электронном микроскопе Zeiss Neon 40. В случае диэлектрических структур для получения качественной картинки использовалось пониженное ускоряющее напряжение для электронного пучка, что позволяло избежать накопления заряда и искажения изображения.

1.4 Установка оптической темнопольной спектроскопии рассеяния

Для характеризации спектральной зависимости оптического отклика металлических и диэлектрических наноантенн в работе использовался метод темнопольной спектроскопии рассеяния (ТСР). Стандартная схема темнополь-ного микроскопа реализуется в двух конфигурациях - "в отражении" и "на просвет". В первом случае, засветка и сбор сигнала производится через один и тот же объектив. Для отделения полезного сигнала рассеяния от фонового отраженного света используется специальный делитель пучка с отражающим элементом в форме кольца (Рисунок 1.3а). За счет него засветка образца происходит только под большими углами, а рассеянное излучение собирается в меньшую апертуру. В схеме на просвет используется специальный темнополь-ный конденсор, который также реализует засветку под большими углами так, что прошедший без рассеяния свет не попадает в объектив, собирающий сигнал (Рисунок 1.3б). С помощью темнопольного микроскопа удобно наблюдать нано-частицы, которые трудно различимы в прошедшем или отраженном свете из-за своего малого сечения экстинкции. Кроме того, за счет использования конфокального спектрометра в канале детектирования, в темнопольном микроскопе становится возможно характеризовать спектры рассеяния одиночных частиц[5].

Недостатком такой конфигурации эксперимента является то, что в ней сложно управлять поляризацией возбуждающего излучения. В частности, при использовании линейной поляризации в канале засветки сложно реализовать возбуждение нормальных к подложке дипольных компонент поляризуемости наноантенн. Для решения этой проблемы в диссертационной работе использовался альтернативный вариант установки темнопольной спектроскопии рассеяния с разделенными каналами засветки и сбора сигнала. Базовый вариант установки был разработан на кафедре Нанофотоники и Метамате-риалов Университета ИТМО Дмитрием Пермяковым[9]. Для исследования влияния подложки на сигнал рассеяния от нормальных к подложке дипольных компонент поляризуемости наноантенн в диссертационной работе установка была дополнена поляризатором в канале сбора сигнала. Схема установки приведена на Рисунке 1.4а. Возбуждение исследуемого образца производилось фокусированным пучком белого света (в экспериментах использовалось излучение лампы ОсеапОр^сэ ЫЬ-2000), падающим под углом 25 градусов к

(а)

3-

(б)

Ж

.....-л-

5 //

—*

4

3

С 4

\ \\ \ \\

-Г1^ 7

/ 8

-9

Рисунок 1.3 — (а) Темнопольный микроскоп в геометрии "на отражение". 1 -пучок засветки, 2 - делитель пучка с отражающим элементом в форме кольца, 3 — темнопольный объектив, 4 — образец, 5 — пучок света, рассеянного на образце, 6 — темнопольное изображение. (б) Схема с получения темнопольного изображения в геометрии "на просвет", где 1 — источник излучения, 2 — блокировщик пучка в форме диска, 3 — конденсор, 4 -образец, 5 — прямо прошедший свет, блокируемый апертурой собирающего объектива, 6 — свет, рассеянный на образце, 7 — апертура объектива сбора, 8 - объектив сбора, 9 — темнопольное изображение. Схема адаптирована из [8]

поверхности подложки. Свет, рассеянный наноантеннами, собирался сверху объективом М^^оуо 100х с числовой апертурой 0.7. За счет большого угла падения возбуждающего излучения, в такой конфигурации эксперимента становится возможным возбуждать дипольные компоненты поляризуемости наноантенн с разной эффективностью. Например, для э-поляризованной падающей волны наиболее эффективно возбуждаются латеральный электрический и нормальный магнитный дипольные компоненты поляризуемости и, наоборот, для р-поляризации эффективнее возбуждаются латеральный магнитный и нормальный электрический дипольные моменты. С добавлением поляризатора в канал детектирования становится возможным выделять сигнал рассеяния только от нормальных дипольных компонент поляризуемости наноантенн, что

1

6

(а)

Поляризатор

К спектрометру

(б)

1 >—► Плоскость #2 —>■

Анализатор

—► Плоскость #1 —>■

Объектив

^^ 1

9=25° Наночастица

Золото

x

кх

Стекло

Рисунок 1.4 — (а) Схема установки темнопольной спектроскопии рассеяния. На вставке показан пример темнопольного изображения 170 нм кремниевой

наночастицы на золотой подложке. (б) Иллюстрация принципа работы установки в скрещенных поляризациях. На панелях показаны рассчитанные аналитически распределения амплитуды электрического поля в задней фокальной плоскости объектива в канале сбора до и после прохождения анализатора, которые наводятся рассеянием от различных дипольных компонент наночастицы. Соответствующие компоненты приведены в нижнем ряду. Направления поляризации в пучке отмечены серыми стрелками на

каждом изображении.

проиллюстрировано на Рисунке 1.4б. Свет, рассеянный на латеральных компонентах дипольных моментов поляризуемости наноантенны, в канале сборе поляризован линейно, поэтому может быть полностью отфильтрован линейным поляризатором (для этих целей в установке использовалась призма Глана-Тей-лора). В то же время пучок света, рассеянного нормальными к подложке компонентами, в канале сбора имеет радиальную (для нормального электрического дипольного момента) или азимутальную (для магнитного момента) поляризацию, поэтому линейным поляризатором фильтруется только половина сигнала. В диссертационной работе этот принцип был использован для исследования влияния металлической подложки на нормальные компоненты дипольных моментов поляризуемости кремниевой наночастицы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Синев, Иван Сергеевич, 2018 год

Список литературы

1. Optical nanoantennas / A. E. Krasnok [h gp.] // Physics-Uspekhi. — 2013. -T. 56, № 6. — C. 539.

2. Metasurfaces: From microwaves to visible / S. B. Glybovski [h gp.] // Physics Reports. — 2016. — T. 634. — C. 1—72.

3. Optically resonant dielectric nanostructures / A. I. Kuznetsov [h gp.] // Science. — 2016. — T. 354, № 6314. — aag2472.

4. Demonstration of magnetic dipole resonances of dielectric nanospheres in the visible region / A. B. Evlyukhin [h gp.] // Nano letters. — 2012. — T. 12, № 7. — C. 3749—3755.

5. Magnetic light / A. I. Kuznetsov [h gp.] // Scientific Reports. — 2012. — T. 2. — C. 492.

6. Laser printing of silicon nanoparticles with resonant optical electric and magnetic responses / U. Zywietz [h gp.] // Nature Communications. — 2014. — T. 5.

7. Denisyuk, A. I. Electrostatic pick-and-place micro/nanomanipulation under the electron beam / A. I. Denisyuk, F. E. Komissarenko, I. S. Mukhin // Microelectron. Eng. — 2014. — T. 121. — C. 15—18.

8. Wikipedia "— The Free Encyclopedia: Dark-field microscopy. — URL: https: //en.wikipedia.org/wiki/Dark-field_microscopy (visited on 04/09/2018).

9. Probing magnetic and electric optical responses of silicon nanoparticles / D. Permyakov [h gp.] // Appl. Phys. Lett. — 2015. — T. 106, № 17. — C. 171110.

10. Near field scanning optical microscopy (NSOM): development and biophysical applications / E. Betzig [h gp.] // Biophysical journal. — 1986. — T. 49, № 1. — C. 269—279.

11. Simultaneous measurement of nanoscale electric and magnetic optical fields /

B. le Feber [h gp.] // Nature Photonics. — 2014. — ^hb. — T. 8, № 1. —

C. 43—46.

12. Rotenberg, N. Mapping nanoscale light fields / N. Rotenberg, L. Kuipers // Nature Photonics. — 2014. — T. 8, № 12. — C. 919.

13. Greffet, J.-J. Image formation in near-field optics / J.-J. Greffet, R. Carminati // Progress in Surface Science. — 1997. — T. 56, № 3. -C. 133—237.

14. Raether, H. Surface plasmons on smooth surfaces / H. Raether. — Springer, 1988.

15. Channel plasmon subwavelength waveguide components including interferometers and ring resonators /S.I. Bozhevolnyi [h gp.] // Nature. — 2006. — T. 440, № 7083. — C. 508.

16. Novotny, L. Principles of nano-optics / L. Novotny, B. Hecht. — Cambridge university press, 2012.

17. Plasmon optics of structured silver films / A. Bouhelier [h gp.] // Physical Review B. — 2001. — T. 63, № 15. — C. 155404.

18. Leakage radiation microscopy of surface plasmon polaritons / A. Drezet [h gp.] // Materials Science and Engineering: B. — 2008. — T. 149, № 3. — C. 220—229.

19. Zhang, D. G. Direct image of surface-plasmon-coupled emission by leakage radiation microscopy / D. G. Zhang, X. Yuan, A. Bouhelier // Applied Optics. — 2010. — T. 49, № 5. — C. 875—879.

20. Characterization of polarization states of surface plasmon polariton modes by Fourier-plane leakage microscopy / S. Frisbie [h gp.] // Optics Communications. — 2010. — T. 283, № 24. — C. 5255—5260.

21. Photonic crystals: molding the flow of light / J. D. Joannopoulos [h gp.]. — Princeton university press, 2011.

22. Bound states in the continuum / C. W. Hsu [h gp.] // Nature Reviews Materials. — 2016. — T. 1, № 9. — C. 16048.

23. Yu, N. Flat optics with designer metasurfaces / N. Yu, F. Capasso // Nature materials. — 2014. — T. 13, № 2. — C. 139.

24. Visible-frequency hyperbolic metasurface / A. A. High [h gp.] // Nature. — 2015. — T. 522, № 7555. — C. 192—196.

25. Back focal plane imaging spectroscopy of photonic crystals / R. Wagner [и др.] // Appl. Phys. Lett. — 2012. — Т. 101, № 8. — С. 081904.

26. Takayama, O. Photonics surface waves on metamaterials interfaces /

0. Takayama, A. Bogdanov, A. V. Lavrinenko // J. Phys.: Condens. Matter. — 2017. — Т. 29, № 46. — С. 463001.

27. Otto, A. Excitation of nonradiative surface plasma waves in silver by the method of frustrated total reflection / A. Otto // Zeitschrift fiir Physik A Hadrons and nuclei. — 1968. — Т. 216, № 4. — С. 398—410.

28. Визуализация изочастотных контуров сильно локализованных волновод-ных мод в планарных диэлектрических структурах / Д. В. Пермяков [и др.] // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. — 2018. — Т. 107, № 1. — С. 12—17.

29. Nanoscale imaging and spontaneous emission control with a single nano-positioned quantum dot / C. Ropp [и др.] // Nature Communications. -2013. — Т. 4. — С. 1447.

30. Optical microscopy using a single-molecule light source / J. Michaelis [и др.] // Nature. — 2000. — Май. — Т. 405, № 6784. — С. 325—328.

31. Mapping and quantifying electric and magnetic dipole luminescence at the nanoscale / L. Aigouy [и др.] // Physical Review Letters. — 2014. — Т. 113, № 7. — С. 076101.

32. Nanoscale fluorescence lifetime imaging of an optical antenna with a single diamond NV center / R. Beams [и др.] // Nano Lett. — 2013. — Т. 13, № 8. — С. 3807—3811.

33. Hyperspectral imaging with scanning near-field optical microscopy: applications in plasmonics / J.-S. Bouillard [и др.] // Optics Express. — 2010. — Т. 18, № 16. — С. 16513—16519.

34. Mapping local charge recombination heterogeneity by multidimensional nanospectroscopic imaging / W. Bao [и др.] // Science. — 2012. — Т. 338, № 6112. — С. 1317—1321.

35. IR Near-Field Spectroscopy and Imaging of Single Li x FePO4 Microcrystals /

1. T. Lucas [и др.] // Nano letters. — 2014. — Т. 15, № 1. — С. 1—7.

36. Enhancement and inhibition of spontaneous photon emission by resonant silicon nanoantennas / D. Bouchet [h gp.] // Physical Review Applied. — 2016. - T. 6, № 6. - C. 064016.

37. Nanoscale generation of white light for ultrabroadband nanospectroscopy / S. V. Makarov [h gp.] // Nano Letters. - 2017.

38. Red spectral shift and enhanced quantum efficiency in phonon-free photoluminescence from silicon nanocrystals / W. De Boer [h gp.] // Nature Nanotechnology. - 2010. - T. 5, № 12. - C. 878-884.

39. Surface brightens up Si quantum dots: direct bandgap-like size-tunable emission / K. Dohnalova [h gp.] // Light: Science & Applications. - 2013. -T. 2, № 1. - e47.

40. Magnetic and electric hotspots with silicon nanodimers / R. M. Bakker [h gp.] // Nano Letters. - 2015. - T. 15, № 3. - C. 2137-2142.

41. Directionality in scattering by nanoparticles: Kerker's null-scattering conditions revisited / B. Garcia-Camara [h gp.] // Optics letters. - 2011. -T. 36, № 5. - C. 728-730.

42. A New Dielectric Metamaterial Building Block with a Strong Magnetic Response in the Sub-1.5-Micrometer Region: Silicon Colloid Nanocavities / L. Shi [h gp.] // Adv. Mater. - 2012. - T. 24, № 44. - C. 5934-5938.

43. Miroshnichenko, A. E. Fano resonances in all-dielectric oligomers / A. E. Miroshnichenko, Y. S. Kivshar // Nano Lett. - 2012. - T. 12, № 12. - C. 6459-6463.

44. Dielectric antennas-a suitable platform for controlling magnetic dipolar emission / M. K. Schmidt [h gp.] // Opt. Express. - 2012. - T. 20, № 13. -C. 13636-13650.

45. All-dielectric optical nanoantennas / A. E. Krasnok [h gp.] // Opt. Express. -2012. - T. 20, № 18. - C. 20599-20604.

46. Directional visible light scattering by silicon nanoparticles / Y. H. Fu [h gp.] // Nat. Commun. - 2013. - T. 4. - C. 1527.

47. Demonstration of zero optical backscattering from single nanoparticles / S. Person [h gp.] // Nano Lett. - 2013. - T. 13, № 4. - C. 1806-1809.

48. Low-loss electric and magnetic field-enhanced spectroscopy with subwavelength silicon dimers / P. Albella [h gp.] // The Journal of Physical Chemistry C. — 2013. — T. 117, № 26. — C. 13573—13584.

49. Optimum Forward Light Scattering by Spherical and Spheroidal Dielectric Nanoparticles with High Refractive Index / B. S. Luk'yanchuk [h gp.] // ACS Photonics. — 2015. — T. 2, № 7. — C. 993—999.

50. Tailoring directional scattering through magnetic and electric resonances in subwavelength silicon nanodisks / I. Staude [h gp.] // ACS Nano. — 2013. -T. 7, № 9. — C. 7824—7832.

51. Superdirective dielectric nanoantennas / A. E. Krasnok [h gp.] // Nanoscale. — 2014. — T. 6, № 13. — C. 7354—7361.

52. Non-plasmonic nanoantennas for surface enhanced spectroscopies with ultra-low heat conversion / M. Caldarola [h gp.] // Nat. Commun. — 2015. — T. 6.

53. High-Efficiency Dielectric Huygens' Surfaces / M. Decker [h gp.] // Adv. Opt. Mater. — 2015. — T. 3, № 6. — C. 813—820.

54. High-transmission dielectric metasurface with 2n phase control at visible wavelengths / Y. F. Yu [h gp.] // Laser Photonics Rev. — 2015. — T. 9, № 4. — C. 412—418.

55. Polarization-Independent Silicon Metadevices for Efficient Optical Wavefront Control / K. E. Chong [h gp.] // Nano Lett. — 2015. — T. 15, № 8. — C. 5369—5374.

56. High-efficiency all-dielectric metasurfaces for ultracompact beam manipulation in transmission mode / M. I. Shalaev [h gp.] // Nano Lett. — 2015. — T. 15, № 9. — C. 6261—6266.

57. Enhanced third-harmonic generation in silicon nanoparticles driven by magnetic response / M. R. Shcherbakov [h gp.] // Nano Lett. — 2014. — T. 14, № 11. — C. 6488—6492.

58. Tuning of Magnetic Optical Response in a Dielectric Nanoparticle by Ultrafast Photoexcitation of Dense Electron-Hole Plasma / S. Makarov [h gp.] // Nano Lett. — 2015. — T. 15, № 9. — C. 6187—6192.

59. Ultrafast All-Optical Switching with Magnetic Resonances in Nonlinear Dielectric Nanostructures / M. R. Shcherbakov [h gp.] // Nano Lett. — 2015. — T. 15, № 10. — C. 6985—6990.

60. Nonlinear Fano-Resonant Dielectric Metasurfaces / Y. Yang [h gp.] // Nano Lett. — 2015. — T. 15, № 11. — C. 7388—7393.

61. Fenollosa, R. Silicon colloids: from microcavities to photonic sponges / R. Fenollosa, F. Meseguer, M. Tymczenko // Advanced Materials. — 2008. — T. 20, № 1. — C. 95—98.

62. Xifre-Perez, E. Low order modes in microcavities based on silicon colloids / E. Xifre-Perez, R. Fenollosa, F. Meseguer // Opt. Express. — 2011. — OeBp. — T. 19, № 4. — C. 3455—3463.

63. Magnetic dipole radiation tailored by substrates: numerical investigation / D. L. Markovich [h gp.] // Opt. Express. — 2014. — Mafi. — T. 22, № 9. — C. 10693—10702.

64. Ross, M. B. Radiative effects in plasmonic aluminum and silver nanospheres and nanorods / M. B. Ross, G. C. Schatz // .J. Phys. D: Appl. Phys. — 2015. — T. 48, № 18. — C. 184004.

65. Pronounced Linewidth Narrowing of an Aluminum Nanoparticle Plasmon Resonance by Interaction with an Aluminum Metallic Film / A. Sobhani [h gp.] // Nano Lett. — 2015. — T. 15, № 10. — C. 6946—6951.

66. Angle-dependent quality factor of Mie resonances in silicon-colloid-based microcavities / L. Shi [h gp.] // ACS Photonics. — 2014. — T. 1, № 5. — C. 408—412.

67. Silicon nanoparticles as Raman scattering enhancers / I. Rodriguez [h gp.] // Nanoscale. — 2014. — T. 6, № 11. — C. 5666—5670.

68. Evlyukhin, A. B. Multipole light scattering by nonspherical nanoparticles in the discrete dipole approximation / A. B. Evlyukhin, C. Reinhardt, B. N. Chichkov // Phys. Rev. B. — 2011. — T. 84, bhh. 23. — C. 235429.

69. Multipole analysis of light scattering by arbitrary-shaped nanoparticles on a plane surface / A. B. Evlyukhin [h gp.] //J. Opt. Soc. Am. B. — 2013. — Okt. — T. 30, № 10. — C. 2589—2598.

70. Electromagnetic Resonances of Silicon Nanoparticle Dimers in the Visible / U. Zywietz [h gp.] // ACS Photonics. — 2015. — T. 2, № 7. — C. 913—920.

71. Nonradiating anapole modes in dielectric nanoparticles / A. E. Miroshnichenko [h gp.] // Nat. Commun. — 2015. — T. 6.

72. Mirror-image-induced magnetic modes / E. Xifre-Perez [h gp.] // ACS Nano. — 2012. — T. 7, № 1. — C. 664—668.

73. Near-field plasmonics of an individual dielectric nanoparticle above a metallic substrate / T. Hutter [h gp.] // J. Phys. Chem. C. — 2013. — T. 117, № 15. — C. 7784—7790.

74. Surface plasmon polariton assisted optical pulling force / M. I. Petrov [h gp.] // Laser Photonics Rev. — 2016. — T. 10, № 1. — C. 116—122.

75. Strong-Field-Enhanced Spectroscopy in Silicon Nanoparticle Electric and Magnetic Dipole Resonance near a Metal Surface / Z. Huang [h gp.] //J. Phys. Chem. C. — 2015. — T. 119, № 50. — C. 28127—28135.

76. Bobbert, P. A. Light scattering by a sphere on a substrate / P. A. Bobbert, J. Vlieger // Physica A. — 1986. — T. 137, № 1. — C. 209—242.

77. Videen, G. Light scattering from a sphere behind a surface / G. Videen //J. Opt. Soc. Am. A. — 1993. — T. 10, № 1. — C. 110—117.

78. Luk'yanchuk, B. S. Laser cleaning of solid surface: optical resonance and near-field effects / B. S. Luk'yanchuk, Y. W. Zheng, Y. Lu // Proc. SPIE. — 2000. — T. 4065. — C. 576—587.

79. Pulsed laser-assisted surface structuring with optical near-field enhanced effects / S. Huang [h gp.] // J. Appl. Phys. — 2002. — T. 92, № 5. — C. 2495—2500.

80. Bernal Arango, F. Underpinning Hybridization Intuition for Complex Nanoantennas by Magnetoelectric Quadrupolar Polarizability Retrieval / F. Bernal Arango, T. Coenen, A. F. Koenderink // ACS Photonics. — 2014. — T. 1, № 5. — C. 444—453.

81. Substrate-Induced Resonant Magnetoelectric Effects for Dielectric Nanoparticles / A. E. Miroshnichenko [h gp.] // ACS Photonics. — 2015. — T. 2, № 10. — C. 1423—1428.

82. On the experimental investigation of the electric and magnetic response of a single nano-structure / P. Banzer [h gp.] // Opt. Express. — 2010. — T. 18, № 10. — C. 10905—10923.

83. Wozniak, P. Selective switching of individual multipole resonances in single dielectric nanoparticles / P. WoZniak, P. Banzer, G. Leuchs // Laser Photonics Rev. — 2015. — T. 9, № 2. — C. 231—240.

84. Palik, E. D. Handbook of optical constants of solids / E. D. Palik. — Academic press, 1997.

85. Optical properties of metallic films for vertical-cavity optoelectronic devices / A. D. Rakic [h gp.] // Appl. Optics. — 1998. — T. 37, № 22. — C. 5271—5283.

86. Jackson, J. D. Classical electrodynamics / J. D. Jackson. — Third. — New York : Wiley, 1998.

87. Born, M. Principles of optics: electromagnetic theory of propagation, interference and diffraction of light / M. Born, E. Wolf. — Elsevier, 2013.

88. Growth of native oxide on a silicon surface / M. Morita [h gp.] //J. Appl. Phys. — 1990. — T. 68, № 3. — C. 1272—1281.

89. Polarization control over electric and magnetic dipole resonances of dielectric nanoparticles on metallic films / I. Sinev [h gp.] // Laser & Photonics Reviews. — 2016. — T. 10, № 5. — C. 799—806.

90. Kitson, S. Full photonic band gap for surface modes in the visible / S. Kitson, W. L. Barnes, J. Sambles // Physical Review Letters. — 1996. — T. 77, № 13. — C. 2670.

91. Murray, W. A. Plasmonic materials / W. A. Murray, W. L. Barnes // Advanced Materials. — 2007. — T. 19, № 22. — C. 3771—3782.

92. Smolyaninov, I. I. Magnifying superlens in the visible frequency range / I. I. Smolyaninov, Y.-J. Hung, C. C. Davis // Science. — 2007. — T. 315, № 5819. — C. 1699—1701.

93. Hybrid waves localized at hyperbolic metasurfaces / O. Yermakov [h gp.] // Physical Review B. — 2015. — T. 91, № 23. — C. 235423.

94. Grigorenko, A. Graphene plasmonics / A. Grigorenko, M. Polini, K. Novoselov // Nature Photonics. — 2012. — T. 6, № 11. — C. 749—758.

95. Two-dimensional material nanophotonics / F. Xia [h gp.] // Nature Photonics. — 2014. — T. 8, № 12. — C. 899—907.

96. Basov, D. Polaritons in van der Waals materials / D. Basov, M. Fogler, F. G. de Abajo // Science. — 2016. — T. 354, № 6309. — aag1992.

97. Spin-orbit interactions of light / K. Y. Bliokh [h gp.] // Nature Photonics. — 2015. — T. 9, № 12. — C. 796—808.

98. Bliokh, K. Y. Quantum spin Hall effect of light / K. Y. Bliokh, D. Smirnova, F. Nori // Science. — 2015. — T. 348, № 6242. — C. 1448—1451.

99. Lateral forces on circularly polarizable particles near a surface / F. J. Rodriguez-Fortuno [h gp.] // Nature Communications. — 2015. — T. 6. — C. 8799.

100. Near-field interference for the unidirectional excitation of electromagnetic guided modes / F. J. Rodriguez-Fortuno [h gp.] // Science. — 2013. — T. 340, № 6130. — C. 328—330.

101. Chiral quantum optics / P. Lodahl [h gp.] // Nature. — 2017. — T. 541, № 7638. — C. 473—480.

102. Mueller, J. B. Asymmetric surface plasmon polariton emission by a dipole emitter near a metal surface / J. B. Mueller, F. Capasso // Physical Review

B. — 2013. — T. 88, № 12. — C. 121410.

103. Resolving light handedness with an on-chip silicon microdisk / F. J. Rodriguez-Fortuno [h gp.] // ACS Photonics. — 2014. — T. 1, № 9. —

C. 762—767.

104. From transverse angular momentum to photonic wheels / A. Aiello [h gp.] // Nature Photonics. — 2015. — T. 9, № 12. — C. 789.

105. Polarization-controlled directional scattering for nanoscopic position sensing / M. Neugebauer [h gp.] // Nature communications. — 2016. — T. 7. — C. 11286.

106. Spectrally selective chiral silicon metasurfaces based on infrared Fano resonances / C. Wu [h gp.] // Nature communications. — 2014. — T. 5. — C. 3892.

107. Picardi, M. F. Janus and huygens dipoles: near-field directionality beyond spin-momentum locking / M. F. Picardi, A. V. Zayats, F. J. Rodriguez-Fortuno // Physical review letters. — 2018. — T. 120, № 11. — C. 117402.

108. Magnetic and electric coherence in forward-and back-scattered electromagnetic waves by a single dielectric subwavelength sphere / J.-M. Geffrin [h gp.] // Nature communications. - 2012. - T. 3. - C. 1171.

109. Generalized Brewster effect in dielectric metasurfaces / R. Paniagua-Dominguez [h gp.] // Nature Communications. - 2016. - T. 7. - C. 10362.

110. Evlyukhin, A. B. Scattering of surface plasmon polaritons by a nanoparticle with the inclusion of the magnetic dipole contribution / A. B. Evlyukhin, S. I. Bozhevolnyi // JETP Letters. - 2006. - T. 83, № 12. - C. 558-562.

111. Evlyukhin, A. B. Resonant unidirectional and elastic scattering of surface plasmon polaritons by high refractive index dielectric nanoparticles / A. B. Evlyukhin, S. I. Bozhevolnyi // Physical Review B. - 2015. -T. 92, № 24. — C. 245419.

112. All-Optical Switching and Unidirectional Plasmon Launching with Nonlinear Dielectric Nanoantennas / A. Krasnok [h gp.] // Physical Review Applied. -2018. - T. 9, № 1. - C. 014015.

113. Multiple-wavelength focusing of surface plasmons with a nonperiodic nanoslit coupler / T. Tanemura [h gp.] // Nano Letters. - 2011. - T. 11, № 7. -C. 2693—2698.

114. Broad band focusing and demultiplexing of in-plane propagating surface plasmons / L. Li [h gp.] // Nano Letters. - 2011. - T. 11, № 10. -C. 4357-4361.

115. Polarization-controlled tunable directional coupling of surface plasmon polaritons / J. Lin [h gp.] // Science. - 2013. - T. 340, № 6130. -C. 331-334.

116. A submicron plasmonic dichroic splitter / J. S. Liu [h gp.] // Nature Communications. - 2011. - T. 2. - C. 525.

117. Switchable surface plasmon dichroic splitter modulated by optical polarization / S.-Y. Lee [h gp.] // Laser & Photonics Reviews. - 2014. -T. 8, № 5. — C. 777—784.

118. Plasmonic fano nanoantennas for on-chip separation of wavelength-encoded optical signals / R. Guo [h gp.] // Nano Letters. - 2015. - T. 15, № 5. -C. 3324—3328.

119. Integrated ultracompact and broadband wavelength demultiplexer based on multi-component nano-cavities / C. Lu [h gp.] // Scientific Reports. — 2016. — T. 6.

120. Evlyukhin, A. Point-dipole approximation for surface plasmon polariton scattering: Implications and limitations / A. Evlyukhin, S. Bozhevolnyi // Physical Review B. — 2005. — T. 71, № 13. — C. 134304.

121. Kerker, M. Electromagnetic scattering by magnetic spheres / M. Kerker, D.-S. Wang, C. Giles // JOSA. — 1983. — T. 73, № 6. — C. 765—767.

122. Laser fabrication of crystalline silicon nanoresonators from an amorphous film for low-loss all-dielectric nanophotonics / P. Dmitriev [h gp.] // Nanoscale. — 2016. — T. 8, № 9. — C. 5043—5048.

123. Local excitation, scattering, and interference of surface plasmons / B. Hecht [h gp.] // Physical Review Letters. — 1996. — T. 77, № 9. — C. 1889.

124. Johnson, P. B. Optical Constants of the Noble Metals / P. B. Johnson, R. W. Christy // Physical Review B. — 1972. — T. 6, bho. 12.

C. 4370—4379.

125. Chirality Driven by Magnetic Dipole Response for Demultiplexing of Surface Waves / I. S. Sinev [h gp.] // Laser & Photonics Reviews. — 2017. — T. 11, № 5.

126. Quantized Hall conductance in a two-dimensional periodic potential /

D. J. Thouless [h gp.] // Physical Review Letters. — 1982. — T. 49, № 6. — C. 405.

127. Kane, C. L. Z 2 topological order and the quantum spin Hall effect / C. L. Kane, E. J. Mele // Physical review letters. — 2005. — T. 95, № 14. — C. 146802.

128. Bernevig, B. A. Quantum spin Hall effect and topological phase transition in HgTe quantum wells / B. A. Bernevig, T. L. Hughes, S.-C. Zhang // Science. — 2006. — T. 314, № 5806. — C. 1757—1761.

129. Haldane, F. Possible realization of directional optical waveguides in photonic crystals with broken time-reversal symmetry / F. Haldane, S. Raghu // Physical review letters. — 2008. — T. 100, № 1. — C. 013904.

130. Observation of unidirectional backscattering-immune topological electromagnetic states / Z. Wang [h gp.] // Nature. — 2009. — T. 461, № 7265. — C. 772.

131. Robust optical delay lines with topological protection / M. Hafezi [h gp.] // Nature Physics. — 2011. — T. 7, № 11. — C. 907.

132. Photonic Floquet topological insulators / M. C. Rechtsman [h gp.] // Nature. — 2013. — T. 496, № 7444. — C. 196.

133. Imaging topological edge states in silicon photonics / M. Hafezi [h gp.] // Nature Photonics. — 2013. — T. 7, № 12. — C. 1001.

134. Lu, L. Topological photonics / L. Lu, J. D. Joannopoulos, M. Soljacic // Nature Photonics. — 2014. — T. 8, № 11. — C. 821.

135. Topological Maj orana States in Zigzag Chains of Plasmonic Nanoparticles / A. Poddubny [h gp.] // ACS Photonics. — 2014. — T. 1, № 2. — C. 101—105.

136. Solitons in conducting polymers / A. J. Heeger [h gp.] // Reviews of Modern Physics. — 1988. — T. 60, № 3. — C. 781.

137. Lateral Magnetic Near-Field Imaging of Plasmonic Nanoantennas With Increasing Complexity / D. Denkova [h gp.] // Small. — 2014. — T. 10, № 10. — C. 1959—1966.

138. Okamoto, H. Visualizing the Optical Field Structures in Metal Nanostructures / H. Okamoto, K. Imura // The Journal of Physical Chemistry Letters. — 2013. — T. 4, № 13. — C. 2230—2241.

139. Enhanced photonic spin Hall effect with subwavelength topological edge states / A. P. Slobozhanyuk [h gp.] // Laser & Photonics Reviews. — 2016. — T. 10, № 4. — C. 656—664.

140. Mapping plasmonic topological states at the nanoscale / I. S. Sinev [h gp.] // Nanoscale. — 2015. — T. 7, № 28. — C. 11904—11908.

141. Enhanced Nanoplasmonic Optical Sensors with Reduced Substrate Effect / A. Dmitriev [h gp.] // Nano Letters. — 2008. — T. 8, № 11. — C. 3893—3898. — PMID: 18844428.

142. Localized Surface Plasmon Resonance Spectroscopy of Single Silver Triangular Nanoprisms / L. J. Sherry [h gp.] // Nano Letters. — 2006. — T. 6, № 9. — C. 2060—2065.

143. Enhanced Raman scattering from focused surface plasmons / J. T. Bahns [h gp.] // Applied Physics Letters. — 2007. — T. 91, № 8. — 081104 (1-3).

144. Juan, M. L. Plasmon nano-optical tweezers / M. L. Juan, M. Righini, R. Quidant // Nature Photonics. — 2011. — MroHb. — T. 5, № 6. — C. 349—356.

145. Atwater, H. A. Plasmonics for improved photovoltaic devices / H. A. Atwater,

A. Polman // Nature Materials. — 2010. — T. 9, № 3. — C. 205—213.

146. Catchpole, K. R. Design principles for particle plasmon enhanced solar cells / K. R. Catchpole, A. Polman // Applied Physics Letters. — 2008. — T. 93, № 19. — 191113(1—3).

147. Domino plasmons for subwavelength terahertz circuitry / D. Martin-Cano [h gp.] // Opt. Express. — 2010. — T. 18, № 2. — C. 754—764.

148. Simovski, C. Tapered plasmonic waveguides with efficient and broadband field transmission / C. Simovski, O. Luukkonen // Optics Communications. — 2012. — T. 285, № 16. — C. 3397—3402. — Special Issue: Sub-wavelength Light Localization and Focusing.

149. Simovski, C. Spoof plasmons and their potential in photovoltaics / C. Simovski // Proc. SPIE Optics and Optoelectronics 2013. — Prague, Czech Republic, 04.2013.

150. Enhanced efficiency of light-trapping nanoantenna arrays for thin-film solar cells / C. Simovski [h gp.] // Opt. Express. — 2013. — T. 21, № 104. — A714—A725.

151. Voroshilov, P. Nanoantennas for enhanced light trapping in transparent organic solar cells / P. Voroshilov, C. Simovski, P. Belov // Journal of Modern Optics. — 2014.

152. Brock, E. M. G. Subwavelength lateral confinement of microwave surface waves / E. M. G. Brock, E. Hendry, A. P. Hibbins // Applied Physics Letters. — 2011. — T. 99, № 5. — 051108 (1-3).

153. Novotny, L. Principles of Nano-Optics (second edition) / L. Novotny,

B. Hecht. — Cambridge University Press, 2012.

154. Probing the Magnetic Field of Light at Optical Frequencies / M. Burresi [h gp.] // Science. — 2009. — T. 326, № 5952. — C. 550—553.

155. Kohlgraf-Owens, D. C. Discrimination of field components in optical probe microscopy / D. C. Kohlgraf-Owens, S. Sukhov, A. Dogariu // Opt. Lett. -2012. — T. 37, № 17. — C. 3606—3608.

156. Bethe-hole polarization analyser for the magnetic vector of light / H. Kihm [h gp.] // Nature Communications. — 2011. — Abr — T. 2. — C. 451.

157. Optical magnetic field mapping using a subwavelength aperture / H. W. Kihm [h gp.] // Opt. Express. — 2013. — T. 21, № 5. — C. 5625—5633.

158. Bowtie nano-aperture as interfacebetween near-fields and a single-modefiber / M. Mivelle [h gp.] // Opt. Express. — 2010. — Mro^b. — T. 18, № 15. — C. 15964—15974.

159. Carminati, R. Reciprocity of evanescent electromagnetic waves / R. Carminati, M. Nieto-Vesperinas, J.-J. Greffet //J. Opt. Soc. Am. A. — 1998. — T. 15, № 3. — C. 706—712.

160. Porto, J. A. Theory of electromagnetic field imaging and spectroscopy in scanning near-field optical microscopy / J. A. Porto, R. Carminati, J.-J. Greffet // Journal of Applied Physics. — 2000. — T. 88, № 8. — C. 4845—4850.

161. Novel instrument for surface plasmon polariton tracking in space and time / M. Sandtke [h gp.] // Review of Scientific Instruments. — 2008. — T. 79, № 1. — 013704(1—10).

162. Single molecule mapping of the optical field distribution of probes for near-field microscopy / J. A. Veerman [h gp.] // Journal of Microscopy. — 1999. — T. 194, № 2/3. — C. 477—482.

163. Demonstration of unusual nanoantenna array modes through direct reconstruction of the near-field signal / I. S. Sinev [h gp.] // Nanoscale. — 2015. — T. 7, № 2. — C. 765—770.