The effect of oblique-angle sputtering on large area deposition: a unidirectional ultrathin Au plasmonic film growth design

Abstract

Esta investigación brinda un análisis detallado de las propiedades ópticas y eléctricas junto con el crecimiento de láminas ultradelgadas de materiales granulares de oro sobre un sustrato de zafiro mediante la técnica de pulverización catódica de radiofrecuencia a ángulo oblicuo de 60º en relación con la perpendicular al sustrato, lo cual genera un espesor linealmente variable que oscila entre 5 y 13 nm. El espesor de la lámina, así como el tamaño de las nanopartículas en cada posición fue determinado mediante la difracción de rayos X, AFM y TEM, obteniendo el gradiente de espesor y la evolución de la morfología de las partículas de oro. El crecimiento de la película fue descrito en términos del modo Volmer-Weber. Las mediciones ópticas y eléctricas evidencian una transición de nanopartículas de oro aisladas eléctricamente hacia una red metálica continua, cuando el espesor se vuelve superior a un valor crítico de 7,8 nm. Los resultados indican que el inicio de la región de percolación ocurre cuando una resonancia de plasma superficial localizada se transforma para mostrar un componente Drude, indicativo de portadores de carga libres. Se demostró que, al usar un espesor que varía constantemente, se pueden identificar sin ambigüedades los criterios de metalicidad. El inicio de la metalicidad se distingue de manera evidente por el factor de amortiguación de Drude y por discontinuidades en las frecuencias del plasma en función del espesor.