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金銀2粒子の電界分布

金または銀の2個の粒子を近接して置き、これに平面波を入射するモデルを考えます。
図1は2Dモデル、図3が3Dモデルです。 +Z方向からX方向の偏波が入射するとします。
金と銀の誘電率については、 金銀粒子の吸収スペクトル のページで考察した分散式を採用します。


図1 2D計算モデル (計算領域=100X80nm、球の半径=10nm、球の距離=2nm、セルサイズ=1nm)

図2 3D計算モデル (計算領域=100X80X80nm、球の半径=10nm、球の距離=2nm、セルサイズ=1nm)

図3と図4に金と銀のギャップの中心点での電界強度のスペクトルを示します。 入射電界で正規化した値です。
図3より金では最大となる波長はほぼ一致し、3Dモデルは2Dモデルの数倍になります。
図4より銀では最大となる波長が異なり、3Dモデルの最大値は2Dモデルの最大値の数倍になります。


図3 Auの中心点の電界のスペクトル

図4 Agの中心点の電界のスペクトル

図5〜図8に各モデルで電界が最大になる波長での電界分布を示します。 ギャップの中心に電界が集中することがわかります。


図5 Auの2Dモデルの電界分布(Y=0m面, 560THz, λ=535nm)

図6 Auの3Dモデルの電界分布(Y=0m面, 550THz, λ=545nm)

図7 Agの2Dモデルの電界分布(Y=0m面, 820THz, λ=366nm)

図8 Agの3Dモデルの電界分布(Y=0m面, 745THz, λ=402nm)

◆入力データ(右クリック+保存):
AuAg2_Au_2D.fdm, AuAg2_Au_3D.fdm, AuAg2_Ag_2D.fdm, AuAg2_Ag_3D.fdm