Plasmonics: Localization and guiding of electromagnetic energy in metal/dielectric structures

Journal of Applied Physics

Volumn 98, Issue 1, 2005, Pages

  Maier, Stefan A ^a,b   Atwater, Harry A ^a  

^a California Institute of Technology   (United States)

^b University of Bath   (United Kingdom)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ELECTRON OSCILLATIONS; METALLIC SURFACES; PLASMONICS; SURFACE PLASMON POLARITONS (SPP);

ELECTROMAGNETIC WAVES; INTERFACES (MATERIALS); METALLIC FILMS; NANOSTRUCTURED MATERIALS; RAMAN SCATTERING; SURFACE PLASMON RESONANCE; THIN FILMS; WAVEGUIDES;

DIELECTRIC DEVICES;

EID: 22944432546     PISSN: 00218979     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1063/1.1951057     Document Type: Review

References (115)

1. G. Mie, Ann. Phys. 25, 377 (1908).
2. R. H. Ritchie, Phys. Rev. 106, 874 (1957).
3. H. Raether, Surface Plasmons on Smooth and Rough Surfaces and on Gratings (Springer, Berlin, 1988).
4. U. Kreibig and M. Vollmer, Optical Properties of Metal Clusters (Springer, Berlin, 1995).
5. W. L. Barnes, A. Dereux, and T. W. Ebbesen, Nature (London) 424, 824 (2003).
6. S. A. Maier, M. L. Brongersma, P. G. Kik, S. Meltzer, A. A. G. Requicha, and H. A. Atwater, Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 13, 1501 (2001).
7. S. S. Yee, Sens. Actuators B 54, 1 (1999).
8. E. Prodan, C. Radloff, N. J. Halas, and P. Nordlander, Science 302, 419 (2003).
9. E. Hutter and J. H. Fendler, Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 16, 1685 (2004).
10. P. B. Johnson and R. W. Christy, Phys. Rev. B 6, 4370 (1972).
11. P. Mulvaney, MRS Bull. 26 (12), 1009 (2001).
12. C. F. Bohren and D. R. Huffman, Absorption and Scattering of Light by Small Particles (Wiley, New York, 1983).
13. N. Calander and M. Willander, J. Appl. Phys. 92, 4878 (2002).
14. S. Link and M. A. El-Sayad, Int. Rev. Phys. Chem. 19, 409 (2000).
15. M. Meier and A. Wokaun, Opt. Lett. 8, 581 (1983).
16. A. Wokaun, J. P. Gordon, and P. F. Liao, Phys. Rev. Lett. 48, 957 (1982).
17. H. Kuwata, H. Tamaru, K. Esumi, and K. Miyano, Appl. Phys. Lett. 83 (22), 4625 (2003).
18. P. W. Barber and S. C. Hill, Light Scattering by Particles: Computational Methods (World Scientific, Singapore, 1990).
19. W.-H. Yang, G. C. Schatz, and R. P. Van Duyne, J. Chem. Phys. 103, 869 (1995).
20. K. L. Shlager and J. B. Schneider, IEEE Antennas Propag. Mag. 37, 39 (1995).
21. Y. Sun and Y. Xia, Science 298, 2176 (2002).
22. H. G. Craighead and G. A. Niklasson, Appl. Phys. Lett. 44, 1134 (1984).
23. S. A. Maier, M. L. Brongersma, P. G. Kik, and H. A. Atwater, Phys. Rev. B 65, 193408 (2002).
24. J. R. Krenn, G. Schider, W. Rechberger, B. Lamprecht, A. Leitner, and F. R. Aussenegg, Appl. Phys. Lett. 77, 3379 (2000).
25. J. J. Mock, M. Barbic, D. R. Smith, D. A. Schultz, and D. Schultz, J. Chem. Phys. 116, 6755 (2002).
26. T. A. Klar, M. Perner, S. Grosse, G. von Plessen, W. Spirkl, and J. Feldmann, Phys. Rev. Lett. 80, 4249 (1998).
27. J. J. Penninkhof, A. Polman, L. A. Sweatlock, H. A. Atwater, A. Vredenberg, and B. J. Kooi, Appl. Phys. Lett. 83, 4137 (2003).
28. R. A. McMillan, C. D. Paavola, J. Howard, S. L. Chan, N. J. Zaluzec, and J. D. Trent, Nat. Mater. 1, 247 (2002).
29. B. Lamprecht, G. Schider, R. T. Lechner, H. Ditlbacher, J. R. Krenn, A. Leitner, and F. R. Aussenegg, Phys. Rev. Lett. 84, 4721 (2000).
30. N. F́lidj, J. Aubard, G. Ĺvi, J. R. Krenn, A. Hohenau, G. Schider, A. Leitner, and F. R. Aussenegg, Appl. Phys. Lett. 82, 3095 (2003).
31. S. A. Maier, P. G. Kik, and H. A. Atwater, Appl. Phys. Lett. 81, 1714 (2002).
32. J. R. Krenn, Phys. Rev. Lett. 82, 2590 (1999).
33. M. Quinten, A. Leitner, J. R. Krenn, and F. R. Aussenegg, Opt. Lett. 23, 1331 (1998).
34. S. A. Maier, P. G. Kik, and H. A. Atwater, Phys. Rev. B 67, 205402 (2003).
35. S. A. Maier, P. G. Kik, H. A. Atwater, S. Meltzer, E. Harel, B. E. Koel, and A. A. G. Requicha, Nat. Mater. 2, 229 (2003).
36. L. Dobrzynski, Phys. Rev. E 69, 035601 (2004).
37. V. M. Shalaev, Nonlinear Optics of Random Media (Springer, Berlin, 2000).
38. K. Kneipp, H. Kneipp, I. Itzkan, R. R. Dasari, and M. S. Feld, J. Phys.: Condens. Matter 14, R597 (2002).
39. J. J. Mock, D. R. Smith, and S. Schultz, Nano Lett. 3, 485 (2003).
40. A. D. McFarland and R. P. Van Duyne, Nano Lett. 3, 1057 (2003).
41. G. Raschke, S. Kowarik, T. Franzl, C. Sönnichsen, T. A. Klar, J. Feldmann, A. Nichtl, and K. Kürzinger, Nano Lett. 3, 935 (2003).
42. C. Sönnichsen, T. Franzl, T. Wilk, G. von Plessen, J. Feldmann, O. Wilson, and P. Mulvaney, Phys. Rev. Lett. 88, 077402 (2002).
43. S. L. Logunov, T. S. Ahmadi, M. A. El-Sayad, J. T. Khoury, and R. L. Whetten, J. Phys. Chem. B 101, 3713 (1997).
44. T. S. Ahmadi, S. L. Logunov, and M. A. El-Sayad, J. Phys. Chem. 100, 8053 (1996).
45. M. Perner, Phys. Rev. Lett. 78, 2192 (1997).
46. S. Link, C. Burda, Z. L. Wang, and M. A. El-Sayad, J. Chem. Phys. 111, 1255 (1999).
47. B. Lamprecht, J. R. Krenn, A. Leitner, and F. R. Aussenegg, Phys. Rev. Lett. 83, 4421 (1999).
48. T. V. Teperik, V. V. Popov, and F. J. García de Abajo, Phys. Rev. B 69, 155402 (2004).
49. J. I. Gersten, J. Chem. Phys. 72, 5779 (1980).
50. J. I. Gersten and A. Nitzan, J. Chem. Phys. 73, 3023 (1980).
51. P. F. Liao and A. Wokaun, J. Chem. Phys. 76, 751 (1982).
52. K. B. Crozier, A. Sundaramurthy, G. S. Kino, and C. F. Quate, J. Appl. Phys. 94, 4632 (2003).
53. H. Xu, J. Aizpurua, M. Käll, and P. Apell, Phys. Rev. E 62, 4318 (2000).
54. E. Hao and G. C. Schatz, J. Chem. Phys. 120, 357 (2004).
55. C. K. Chen, T. F. Heinz, D. Ricard, and Y. R. Shen, Phys. Rev. B 27, 1965 (1983).
56. G. T. Boyd, T. Rasing, J. R. R. Leite, and Y. R. Shen, Phys. Rev. B 30, 519 (1984).
57. A. Podlipensky, J. Lange, G. Seifert, H. Graener, and I. Cravetchi, Opt. Lett. 28, 716 (2003).
58. A. Wokaun, J. G. Bergman, J. P. Heritage, A. M. Glass, P. F. Liao, and D. H. Olson, Phys. Rev. B 24, 849 (1981).
59. I. I. Smolyaninov, A. V. Zayats, and C. C. Davis, Phys. Rev. B 56, 9290 (1997).
60. A. V. Zayats, T. Kalkbrenner, V. Sandoghdar, and J. Mlynek, Phys. Rev. B 61, 4545 (2000).
61. J. Beermann and S. I. Bozhevolnyi, Phys. Rev. B 69, 155429 (2004).
62. S. I. Bozhevolnyi, J. Beermann, and V. Coello, Phys. Rev. Lett. 90, 197403 (2003).
63. K. Kneipp, Y. Wang, H. Kneipp, L. T. Perelman, I. Itzkan, R. Dasari, and M. S. Feld, Phys. Rev. Lett. 78, 1667 (1997).
64. S. M. Nie and S. R. Emery, Science 275, 1102 (1997).
65. J. I. Gersten and A. Nitzan, J. Chem. Phys. 75, 1139 (1981).
66. S. A. Maier and O. Painter (unpublished).
67. Z. Wang, S. Pan, T. D. Krauss, H. Du, and L. J. Rothberg, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 100, 8638 (2003).
68. C. J. Powell and J. B. Swan, Phys. Rev. 118, 640 (1960).
69. W. A. Murray, S. Astilean, and W. L. Barnes, Phys. Rev. B 69, 165407 (2004).
70. M. Bai, C. Guerrero, S. Ioanid, E. Paz, M. Sanz, and N. García, Phys. Rev. B 69, 115416 (2004).
71. E. D. Palik, Handbook of Optical Constants (Academic, London, 1985).
72. H. Ditlbacher, J. R. Krenn, G. Schider, A. Leitner, and F. R. Aussenegg, Appl. Phys. Lett. 81, 1762 (2002).
73. S. I. Bozhevolnyi, J. Erland, K. Leosson, P. M. W. Skovgaard, and J. M. Hvam, Phys. Rev. Lett. 86, 3008 (2001).
74. J. J. Burke, G. I. Stegeman, and T. Tamir, Phys. Rev. B 33, 5186 (1986).
75. E. N. Economou, Phys. Rev. 182, 539 (1969).
76. D. Sarid, Phys. Rev. Lett. 47, 1927 (1981).
77. A. E. Craig, G. A. Olson, and D. Sarid, Opt. Lett. 8, 380 (1983).
78. J. C. Quail, J. G. Rako, and H. J. Simon, Opt. Lett. 8, 377 (1983).
79. D. Sarid, R. T. Deck, A. E. Craig, R. K. Hickernell, R. S. Jameson, and J. J. Fasano, Appl. Opt. 21, 3993 (1982).
80. F. Pigeon, I. F. Salakhutdinov, and A. V. Tishchenko, J. Appl. Phys. 90, 852 (2001).
81. B. Prade, J. Y. Vinet, and A. Mysyrowicz, Phys. Rev. B 44, 13556 (1991).
82. M. N. Zervas, Opt. Lett. 16, 720 (1991).
83. P. Berini, Phys. Rev. B 63, 125417 (2001).
84. P. Berini, Phys. Rev. B 61, 10484 (2000).
85. R. Charbonneau, P. Berini, E. Berolo, and E. Lisicka-Shrzek, Opt. Lett. 25, 844 (2000).
86. T. Nikolajsen, K. Leosson, I. Salakhutdinov, and S. I. Bozhevolnyi, Appl. Phys. Lett. 82, 668 (2003).
87. B. Lamprecht, Appl. Phys. Lett. 79, 51 (2001).
88. S. A. Maier, P. E. Barclay, T. J. Johnson, M. D. Friedman, and O. Painter, Appl. Phys. Lett. 84, 3990 (2004).
89. S. A. Maier, M. D. Friedman, P. E. Barclay, and O. Painter, Appl. Phys. Lett. 86, 071103 (2005)
90. J. R. Krenn, B. Lamprecht, H. Ditlbacher, G. Schider, M. Salerno, A. Leitner, and F. R. Aussenegg, Europhys. Lett. 60, 663 (2002).
91. T. W. Ebbesen, H. J. Lezec, H. F. Ghaemi, T. Thio, and P. A. Wolff, Nature (London) 391, 667 (1998).
92. H. A. Bethe, Phys. Rev. 66, 163 (1944).
93. C. J. Bouwkamp, Philips Res. Rep. 5, 321 (1950).
94. L. Martín-Moreno, F. J. García-Vidal, H. J. Lezec, K. M. Pellerin, T. Thio, J. B. Pendry, and T. W. Ebbesen, Phys. Rev. Lett. 86, 1114 (2001).
95. D. E. Grupp, H. J. Lezec, T. Thio, and T. W. Ebbesen, Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 11, 860 (1999).
96. F. J. García-Vidal, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, and L. Martin-Moreno, Phys. Rev. Lett. 90, 213901 (2003).
97. H. J. Lezec, A. Degiron, E. Devaux, R. A. Linke, L. Martin-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, and T. W. Ebbesen, Science 297, 820 (2002).
98. L. Martín-Moreno, F. J. García-Vidal, H. J. Lezec, A. Degiron, and T. W. Ebbesen, Phys. Rev. Lett. 90, 167401 (2003).
99. F. J. García-Vidal, L. Martín-Moreno, H. J. Lezec, and T. W. Ebbesen, Appl. Phys. Lett. 83, 4500 (2003).
100. H. J. Lezec and T. Thio, Opt. Express 12, 3629 (2004).
101. C. Sirtori, C. Gmachl, F. Capasso, J. Faist, D. L. Sivco, A. L. Hutchison, and A. Y. Cho, Opt. Lett. 23, 1366 (1998).
102. A. Tredicucci, C. Gmachl, F. Capasso, J. E. Hutchison, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Appl. Phys. Lett. 76, 2164 (2000).
103. K. T. Shimizu, W. K. Woo, B. R. Fisher, H. J. Eisler, and M. G. Bawendi, Phys. Rev. Lett. 89, 117401 (2002).
104. J. Bellessa, C. Bonnand, J. C. Plenet, and J. Mugnier, Phys. Rev. Lett. 93, 036404 (2004).
105. P. Andrew and W. L. Barnes, Phys. Rev. B 64, 125405 (2001).
106. R. M. Amos and W. L. Barnes, Phys. Rev. B 55, 7249 (1997).
107. E. A. Hinds, in Cavity Quantum Electrodynamics, edited by, P. Berman, (Academic, Boston, 1994), p. 1.
108. E. Dulkeith, Phys. Rev. Lett. 89, 203002 (2002).
109. J. A. E. Wasey and W. L. Barnes, J. Mod. Opt. 47, 725 (2000).
110. S. C. Kitson, W. L. Barnes, and J. R. Sambles, J. Appl. Phys. 84, 2399 (1998).
111. W. L. Barnes, J. Lightwave Technol. 17, 2170 (1999).
112. J. Vuckovic, M. Loncar, and A. Scherer, IEEE J. Quantum Electron. 36 (10), 1131 (2000).
113. I. A. Larkin, M. I. Stockman, M. Achermann, and V. I. Klimov, Phys. Rev. B 69, 012403 (2004).
114. R. K. Chang and A. L. Campillo, Optical Processes in Microcavities (World Scientific, Singapore, 1996).
115. J. D. Joannopoulos, R. D. Meade, and J. N. Winn, Photonic Crystals-Molding the Flow of Light. (Princeton University Press, Princeton, 1995).