Enhanced extraordinary optical transmission and refractive-index sensing sensitivity in tapered plasmonic nanohole arrays

材料科学 非凡的光传输 激光线宽 等离子体子 诺共振 功勋 折射率 光学 光电子学 共振(粒子物理) 表面等离子共振 波长 表面等离子体激元 表面等离子体子 纳米技术 激光器 纳米颗粒 物理 粒子物理学
作者
Zhiquan Chen,Ping Li,Shi Zhang,Yiqin Chen,Peng Liu,Huigao Duan
出处
期刊:Nanotechnology [IOP Publishing]
卷期号:30 (33): 335201-335201 被引量:68
标识
DOI:10.1088/1361-6528/ab1b89
摘要

The phenomenon of extraordinary optical transmission (EOT) caused by light through metallic nanohole arrays has attracted significant attention due to its potential applications for monolithic color filters and ultrasensitive label-free biosensing. However, the EOT spectra of these nanohole arrays have multiple resonance peaks that are spectrally close to each other due to the multiple resonance modes generated by different media on the upper and lower surfaces of metal. In addition, owing to the absorption loss of metal and the scattering of holes, the EOT resonance peaks have low transmission coefficient for practical applications. In this work, utilizing a tapered nanohole arrays structure which is stacked by multiple cylindrical holes with the same depth but different radii, we show that tapered nanohole arrays can effectively suppress the excitation of multiple resonance peaks, and a single EOT peak emerges in the transmission spectrum and simultaneously exhibits significantly enhanced transmission (∼7 times) and narrow linewidth (∼15 nm). The enhanced EOT of tapered nanohole arrays can be also found in other wavelength regions and plasmonic materials. Benefiting from isolated transmission peak, high transmission efficiency and extremely narrow linewidth, a highly sensitive plasmonic nanosensor with sensitivity of 1580 nm/RIU and figure of merit of 105 can be attained. We believe that the tapered nanohole structure would enable applications for ultrasensitive sensors, switches and efficient filters.

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