Отсутствие отражения фонон-поляритона от края металлической маски на поверхности SiC
Ивченко В.С.1, Иевлева В.А.1, Матиенко Д.А.1, Казанцева Е.А.2, Казанцев Д.В.3,1, Кунцевич А.Ю.1
1Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук, Москва, Россия
2Российский технологический университет РТУ МИРЭА, Москва, Россия
3Факультет физики НИУ Высшая школа экономики, Москва, Россия
Email: kaza@itep.ru
Поступила в редакцию: 14 мая 2026 г.
В окончательной редакции: 14 мая 2026 г.
Принята к печати: 14 мая 2026 г.
Выставление онлайн: 14 июля 2026 г.
Задача о возбуждении бегущих фонон-поляритонных волн на поверхности полярного кристалла падающей извне световой волной (с частотой, близкой к частоте решеточных колебаний) решена теоретически только для бесконечной открытой поверхности кристалла. В случаях, когда часть поверхности покрыта металлической маской, препятствующей проникновению возбуждающего излучения к атомам среды, и эта маска имеет произвольную форму, общепризнанного решения неоднородной задачи нет. Распределение электромагнитных полей над бегущими по поверхности поляритонными волнами можно визуализировать при помощи сканирующего микроскопа ближнего оптического поля, который обеспечивает пространственное разрешение 10-30 nm даже на длине волны 10.6 μm (CO2-лазер). В некоторых случаях отличного согласия рассчитанных карт распределения локальных значений амплитуды и фазы в возбуждаемой волне с наблюдаемой экспериментально картиной позволяет достичь численное интегрирование функции Грина, при котором каждая точка кристалла, не покрытая маской, рассматривается как источник расходящейся волны, с фазой, соответствующей фазе накачки в точке-источнике. Такой простой расчет был бы невозможен, если бы поверхностные волны, добежав до границы металлической маски, отражались от нее по законам геометрической оптики. Основной целью исследования было экспериментальное доказательство того факта, что поверхностные фонон-поляритонные волны, достигающие края металлической маски, напыленной на часть этой поверхности, не отражаются от этого края, а бесследно уходят под него, что в присутствии маски сложной формы обеспечит нам возможность использования интеграла от функции Грина по всем не покрытым маской участкам поверхности. Интерпретация полученных данных требует определенных пояснений по физике используемого прибора - безапертурного сканирующего микроскопа ближнего оптического поля (ASNOM), работающего в режиме упругого рассеяния света (sSNOM), что также приведено в работе. Ключевые слова: SiC, поверхностный фонон-поляритон, sSNOM, ASNOM.
- D.L. Mills, E. Burstein. Reports Progr. Phys., 37 (7), 817 (1974). DOI: 10.1088/0034-4885/37/7/001
- M. Born, K. Huang. Dynamical Theory of Crystal Lattices (Clarendon Press, Oxford, 1954)
- R.H. Lyddane, R.G. Sachs, E. Teller. Phys. Rev., 59 (8), 673 (1941). DOI: 10.1103/PhysRev.59.673
- T.H.K. Barron. Phys. Rev., 123 (6), 1995 (1961). DOI: 10.1103/PhysRev.123.1995
- R. Ruppin, R. Englman. Rep. Prog. Phys., 33, 149 (1970). DOI: 10.1088/0034-4885/33/1/304
- A.A. Maradudin, D.L. Mills. Phys. Rev. B, 11, 1392 (1975). DOI: 10.1103/PhysRevB.11.1392
- A.V. Zayats, I.I. Smolyaninov, A.A. Maradudin. Phys. Reports, 408 (3-4), 131 (2005). DOI: 10.1016/j.physrep.2004.11.001
- P. Drude. Annalen der Physik, 306, 566 (1900). DOI: 10.1002/andp.19003060312
- Y. Sasaki, Y. Nishina, M. Sato, K. Okamura. Phys. Rev. B, 40, 1762 (1989). DOI: 10.1103/PhysRevB.40.1762
- E. Kretschmann, H. Raether. Zeitschrift f. Naturforschung A, 23 (12), 1247 (1989). DOI: 10.1515/zna-1968-124
- A. Huber, N. Ocelic, D. Kazantsev, R. Hillenbrand. Appl. Phys. Lett., 87 (8), 081103 (2005). DOI: 10.1063/1.2032595
- A.J. Huber, B. Deutsch, L. Novotny, R. Hillenbrand. Appl. Phys. Lett., 92 (20), 203104 (2008). DOI: 10.1063/1.2930681
- Д.В. Казанцев. Письма в ЖЭТФ, 83 (8), 380 (2006). DOI: 10.1134/S0021364006080054
- L. Salomon, G. Bassou, H. Aourag, J.P. Dufour, F. de Fornel, F. Carcenac, A.V. Zayats. Phys. Rev. B, 65, 125409 (2002). DOI: 10.1103/PhysRevB.65.125409
- M. Labardi, S. Patane, M. Allegrini. Appl. Phys. Lett., 77 (5), 621 (2000). DOI: 10.1063/1.127064
- N. Maghelli, M. Labardi, S. Patane, F. Irrera, M. Allegrini. J. Microscopy, 202 (1), 84 (2001). DOI: 10.1046/j.1365-2818.2001.00882.x
- F. Keilmann, R. Hillenbrand. Philosophical Transactions: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. The Royal Society, 362 (1817), 787 (2004)
- Д.В. Казанцев, Е.А. Казанцева. Приборы и техника эксперимента, 2, 79 (2022). DOI: 10.31857/S0032816222020148
- D. Kazantsev, H. Ryssel. Appl. Phys. A. Mater. Sci. Process., 113 (1), 27 (2013). DOI: 10.1007/s00339-013-7869-y
- J.A. Gerber, S. Berweger, B.T. O'Callahan, M.B. Raschke. Phys. Rev. Lett., 113, 055502 (2014). DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.055502
- D. Hu, C. Luo, L. Kang, M. Liu, Q. Dai. Appl. Phys. Lett., 120 (16), 161101 (2022). DOI: 10.1063/5.0081203
- P. Li, I. Dolado, F.J. Alfaro-Mozaz, F. Casanova, L.E. Hueso, S. Liu, J.H. Edgar, A.Y. Nikitin, S. Velez, R. Hillenbrand. Science, 359, 892 (2018). DOI: 10.1126/science.aaq1704
- A. Mancini, L. Nan, F. Wendisch, R. Berte, H. Ren, E. Cortes, S. Maier. ACS Photonics, 9, 3696 (2022). DOI: 10.1021/acsphotonics.2c01270
- Д.В. Казанцев, Е.А. Казанцева. Письма в ЖЭТФ, 107 (8), 532 (2018). DOI: 10.7868/S0370274X1808012X
- V.S. Ivchenko, D.V. Kazantsev, V.A. Ievleva, E.A. Kazantseva, A.Y. Kuntsevich. Appl. Phys. Lett., 125 (17), 171601 (2024). DOI: 10.1063/5.0229574