Quasi-bound states in the continuum in a metal nanograting metasurface for a high figure-of-merit refractive index sensor

表面等离子体激元 光学 折射率 材料科学 功勋 表面等离子体子 等离子体子 极化子 耦合模理论 电介质 表面等离子共振 光电子学 物理 纳米技术 纳米颗粒
作者
Xisaina Tang,Rong He,Cheng Chen,Zian Huang,Junpeng Guo
出处
期刊:Optics Express [Optica Publishing Group]
卷期号:32 (1): 762-762 被引量:13
标识
DOI:10.1364/oe.505759
摘要

In this work, we investigate the bound states in the continuum (BICs) in a gold nanograting metal-insulator-metal metasurface structure at oblique angles of incidence. The nanograting metasurface consists of a gold nanograting patterned on a silicon dioxide dielectric film deposited on a thick gold film supported by a substrate. With rigorous full-wave finite difference time domain simulations, two bound states in the continuum are revealed upon transverse magnetic wave angular incidence. One BIC is formed by the interference between the surface plasmon polariton mode of the gold nanograting and the FP cavity mode. Another BIC mode is formed by the interference between the metal-dielectric hybrid structure guided mode resonance mode and the FP cavity mode. While true BIC modes cannot be observed, quasi-BIC modes are investigated at angles of incidence slightly off from the corresponding true BIC angles. It is shown that quasi-BIC modes can suppress radiation loss, resulting in narrow resonance spectral linewidths and high quality-factors. The quasi-BIC mode associated with the surface plasmon polariton mode is investigated for refractive index sensing. As a result, a high sensitivity refractive index sensor with a large figure-of-merit of 364 has been obtained.
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