Correlações fortes em nanoplasmônica

• Main Author: Fernando Wellysson de Alencar Sobreira
• Other Authors: Euclydes Marega Junior
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2016
• Subjects: Correlações fortes; Plasmônica; Pontos quânticos; Plasmonics; Quantum dots; Strong correlations
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76131/tde-25012017-135410/

A plasmônica tem chamado atenção nos últimos anos como um candidato viável para substituir a indústria eletrônica, assim como interação dos plásmons com a matéria devido a suas propriedades exóticas. O confinamento destes plásmons de superfície em nanoestruturas metálicas fabricadas com técnicas de litografia óptica, eletrônica e de íons cada vez mais avançadas, abriu a possibilidade de desenvolver vários modelos de dispositivos ópticos que trabalham na região do visível. Além disso, o estudo da interação de plásmons poláritons de superfície com emissores quânticos nas proximidades de nanoestruturas metálicas permite manipular as propriedades tanto dos plásmons como dos emissores quânticos. Tanto a preparação como a análise de amostras em plasmônica necessitam de técnicas capazes de investigar sistemas em nanoescala. Neste trabalho, investigamos a interação de plásmon poláritons confinados numa superfície de ouro com átomos artificiais, i.e. os emissores quânticos são pontos quânticos numa matriz de InAs/GaAs. Para isso, empregamos a análise da interação dos plásmons confinados numa grade metálica, com dimensões características abaixo do comprimento de onda da luz utilizada, assim como um sistema simples composto por uma na camada de ouro capaz de confinar plásmons em duas dimensões. A análise da interação com os estados de energia dos éxcitons nos pontos quânticos foi feita empregando medidas de micro-fotoluminescência a 77K e medidas de tempo de vida. Nos sistemas compostos pelas grades metálicas, observamos que é possível manipular a relação do espectro de luminescência correspondente a cada estado de energia do éxciton. Já no sistema composto pelo filme metálico simples, foi possível modificar o tempo de vida do estado fundamental do éxciton apenas modificando o cap layer da camada de pontos quânticos. === Plasmonics has drawn attention in recent years as a viable candidate to replace the electronics industry, as well as the interaction of plasmons with matter due to its exotic properties. The confinement of these surface plasmons in metal nanostructures made of increasingly advanced optical, electronic and ionic lithography techniques, opened the possibility of developing various models of optical devices working in the visible spectrum. Moreover, the study of interaction of surface plasmon polaritons with quantum emitters nearby metallic nanostructures opens a path to manipulate the properties of both plasmons and the quantum emitters. Both the preparation and analysis of samples in plasmonics require techniques capable of investigating nanoscale systems. In this thesis, we investigate the interaction of plasmon polaritons confined to a golden metallic surface with artificial atoms, i.e. quantum emitters consisting of quantum dots in a matrix of InAs/GaAs. For this, we used the analysis of the interaction of plasmons confined in a metallic grating with characteristic dimensions below the wavelength of light used, as well as a simple system composed of a thin gold layer which can confine plasmons in two dimensions. The analysis of the interaction with the exciton energy states in quantum dots was made using micro-photoluminescence measurements at 77 K and lifetime measurements. In systems composed by metal gratings, we note that it is possible to manipulate the relationship of the corresponding luminescence spectrum for each exciton energy state. In the system composed of the simple metal lm, it was possible to modify the ground state lifetime of the exciton only modifying the cap layer of the quantum dot layer.