Absorption optique des couches minces d'or

Dans le domaine de la science des matériaux et de la photonique, les propriétés optiques des matériaux constituent la pierre angulaire d'applications innovantes. L'absorption optique des couches minces d'or est l'un de ces domaines d'étude fascinants. À mesure que nous nous aventurons plus avant dans les progrès de la nanotechnologie, la compréhension de ces propriétés devient primordiale.

Comprendre l'absorption optique

L'absorption optique désigne le processus par lequel un matériau capture les photons de la lumière entrante et les convertit en d'autres formes d'énergie, telles que chaleur. Il s'agit d'une propriété essentielle qui s'associe aux capacités de transmission et de réflexion du matériau, décrivant essentiellement la manière dont il interagit avec la lumière.

Calcul de l'absorption optique à partir des spectres de transmission et de réflexion

La lumière totale qui interagit avec un matériau est soit transmise (T), soit réfléchie (R), soit absorbée (A). Mathématiquement, ce phénomène est représenté comme suit :

A + T + R = 100%

Nous pouvons mesurer le pourcentage de lumière transmise (T) ou réfléchie (R) par un matériau à l'aide d'un appareil optique. spectromètre. Ensuite, pour chaque longueur d'onde, nous pouvons utiliser l'équation ci-dessus pour déterminer le pourcentage de lumière absorbée.

Ainsi, nous pouvons convertir des données spectrales de %transmission et de %réflexion en un spectre d'absorption optique, ce qui nous permet de comprendre complètement l'interaction entre la lumière et le matériau pour l'échantillon en question.

Dans la discussion sur l'absorption optique des couches minces d'or ci-dessous, nous avons calculé l'absorption à l'aide de la formule transmission et réflexion dont il a été question dans les blogs précédents.

Facteurs influençant l'absorption optique dans les couches minces d'or

À l'ère de la technologie, l'importance de l'or va au-delà de son attrait esthétique, en particulier lorsqu'il est réduit à des films d'une épaisseur nanométrique. Ces films minces d'or présentent des comportements optiques fascinants, très différents de ceux de l'or en vrac.

Les propriétés optiques des couches minces d'or sont fortement influencées par leur épaisseur. Lorsque nous passons d'un film de 100 nm à un film de 10 nm, ces propriétés subissent des changements notables. La figure ci-dessous illustre parfaitement cette variation de comportement.

La figure ci-contre montre clairement les tendances de l'absorption optique pour trois épaisseurs différentes de films d'or : 100 nm, 40 nm et 10 nm.

• Film Au de 100 nm: Ce film présente un taux d'absorption élevé à des longueurs d'onde optiques comprises entre 350 et 500 nm. Toutefois, à des longueurs d'onde plus importantes, l'absorption optique tombe rapidement à zéro.
• Film Au de 40 nm: Une courbe d'absorption modérée avec quelques caractéristiques distinctes par rapport au film plus épais. Aux longueurs d'onde comprises entre 350 et 500 nm, ce film présente une absorption plus faible que le film Au de 100 nm. Cependant, à des longueurs d'onde plus élevées, la courbe d'absorption de ce film est identique à la courbe d'absorption d'un film plus épais.
• Film Au de 10 nm: Ce film le plus fin présente une tendance unique, où l'absorption est significativement plus faible aux courtes longueurs d'onde. Cependant, aux grandes longueurs d'onde (>480 nm), ce film présente une absorption plus élevée que les films contenant 40 nm ou 100 nm d'or.

La possibilité de moduler les propriétés optiques de l'or en faisant varier son épaisseur ouvre la voie à une multitude d'applications. Des capteurs améliorés, des techniques d'imagerie innovantes et des composants photoniques avancés ne sont que la partie émergée de l'iceberg. En exploitant les profils d'absorption uniques de ces films, nous pouvons concevoir des dispositifs de pointe adaptés à des besoins optiques spécifiques.

Conclusion

Les films minces d'or, avec leurs caractéristiques d'absorption optique intrigantes, sont à la pointe de la recherche en nanotechnologie et en photonique. Une compréhension approfondie de ces films, combinée à la connaissance de la dérivation de l'absorption à partir des spectres de transmission et de réflexion, jouera un rôle déterminant dans la poursuite des innovations dans ce domaine.

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