Issue
J. Phys. France
Volume 48, Number 2, février 1987
Page(s) 267 - 275
DOI https://doi.org/10.1051/jphys:01987004802026700
J. Phys. France 48, 267-275 (1987)
DOI: 10.1051/jphys:01987004802026700

The influence of plasma waves on the dispersion of surface plasmons : experimental evidence

M. Abraham1 et A. Tadjeddine2

1  TH Ilmenau, DDR, 6300 Ilmenau, PSF 327, G.D.R.
2  L.E.I du C.N.R.S. 1, place A. Briand, 92195 Meudon Ppl. Cedex, France


Abstract
Surface plasmon excitation by attenuated total reflection in Otto geometry has been carried out in a wide spectral range between 1.9 and 5 eV. Samples were Al-films covered by thin (5 nm) continuous Ag-layers. Results were discussed in the framework of a hydrodynamic model of the conduction electrons both in the film and in the substrate using additional boundary conditions. The calculated and measured dispersion relation and reflectivity curves show that longitudinal plasma waves have to be taken into account. A new branch of the surface plamon dispersion is found experimentally between 4.2 and 4.6 eV. It is attributed to coupled plasma wave-surface plasmon modes localized in the tail of the electronic charge density at the interfaces.


Résumé
Des mesures d'excitation des plasmons de surface par réflexion totale atténuée ont été réalisées dans un large domaine spectral, entre 1,9 et 5 eV sur des substrats d'aluminium recouverts de films minces continus d'argent. Les résultats sont discutés sur la base du modèle hydrodynamique des électrons libres aussi bien dans le film que dans le substrat, ce qui conduit à introduire des conditions aux limites supplémentaires. L'interprétation des résultats expérimentaux (relation de dispersion et courbes de réflectivité) nécessite la prise en compte des ondes longitudinales de plasma. Une nouvelle branche de la courbe de dispersion des plasmons de surface est mise en évidence entre 4,2 et 4,6 eV. Elle est attribuée au couplage entre l'onde de plasma et les modes de surface localisés dans la queue de la densité de charge aux interfaces.

PACS
7145G - Exchange, correlation, dielectric and magnetic response functions, plasmons.
7320 - Electron states at surfaces and interfaces.
7361A - Metal and metallic alloys.

Key words
aluminium -- dispersion relations -- metallic thin films -- reflectivity -- silver -- surface plasmons