I n te r n ati o n al   Jo u r n al   o El e c tr i c a l   an d   C o m p u te r   En gi n e e r i n g   (I JEC E )   V o l .   10 ,   N o .   3 J u n e   20 20 ,   pp .   2625 ~ 2632   IS S N :   2088 - 8708 D O I :   10. 1 1591 / i j e c e . v 10 i 3 . pp2625 - 2632             2625       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e c e . i ae s c or e . c om / i nd e x . php / IJ E CE   A n a l y si s   a n d   s i m u l a t i o n s   o f   o p t i m a l   g e o m e t r y   sh a p e s   o f   t h e   4   a n d   9   n a n o   h o l e   a r r a y s (N HA s)   w i t h   su r f a c e   p l a sm o n i c s   a n d   o p t i c a l   p r o p e r t i e s   o f   b i o sens o r sy st e m s       A h m e d   H u s s e i n   D u h i s ,   M o h an ad   A l jan ab i     E l e c t r i c a l   P o w e r   T e c hni que s   E ng i ne e r i ng   D e p a r t m e n t ,   T e c hn i c a l   C o l l e g e / A L -   M a us a i b ,   Al - F ur a t   A l - A w s a t   T e c hni c a l   U n i v e r s i t y   N a j a f ,   I r a q       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   A pr   9 ,   2019   R e v i s e N o v   2 8 ,   2019   A c c e pt e D e c   10,   2 019       T he   po s s i b i l i t y   t o   l i m i t   a nd  m a ni pu l a t e   p ho t o ns   a t   na no m e t e r   s c a l e s   a t t r a c t e a   l o t   o f   i nt e r e s t   f o r   e xc i t i ng   a p pl i c a t i o ns   f r o m   s ubw a v e l e ng t h   i n   l a s e r ,   bi o s e n s o r s ,   b i o m e di c a l   a nd  o pt o e l e c t r o ni c s   d e v i c e s ,   t he   s e n s o r   o pt i c a l   pr o pe r t i e s ,   ho w e v e r ;   a r e   c o m pl e d ue   t o   t w o   r e s o na nc e s   t h r o ug pr o pa g a t i ng   a nd  l o c a l i z e s u r f a c e   pl a s m o ns .   T he   o pt i c a l   pr o pe r t i e s   o f   s ur f a c e   pl a s m o ns   ( S P s )   a t   t h e   r e s o na n t   w a v e l e ng t i s   de pe n di ng   o t he   g e o m e t r i c a l   na no s t r uc t u r e   o f   m a t e r i a l s .   I t hi s   a r t i c l e ,   w e   u s e di f f e r e nt   g e o m e t r y   of   na no ho l e s   a r r a y ,   a nd  na no ho l e s   a r r a y   i a   m e t a l l i c   f i l m   go l na no pa r t i c l e   w i t h   d i f f e r e n t   t hi c kn e s s   ( 20 , 50 , 100 )   nm   o S i O s ubs t r a t e   w i t r e f r a c t i v e   i nde 1. 46,   w e   d e s i g ne t w o   di f f e r e n t   g e o m e t r i e s ;   4 -   ho l e s :   h o l e   r a d i us   r 1= 200  nm ,   pe r i o p1= 6 00  nm ;   a nd   9 -   ho l e s :   r 2= 100  nm ,   pe r i o p2 = 300  nm .   T r a n s m i s s i o a nd  r e f l e c t i o s p e c t r um   ha v e   be e c a l c ul a t e a nd  s i m ul a t e by   F D T D   L um e r i c a l   p r o g r a m .   F r o m   r e s ul t s   a r e   o bs e r v e d   t he   e f f e c t   o f   t h i c kne s s   i s   i n t e r e s t i ng ,   t r a n s m i s s i o i s   i nc r e a s e a t   ( t = 20nm )   f o r   t w o   a r r a y s .   F ur t he r m o r e ,   t he   num b e r   o f   ho l e   a nd  i t s   a r e a   ha s   a i nf l u e nc e   o o pt i c a l   t r a ns m i s s i o a nd  o t h e r   pa r a m e t e r s   ( E ,   H ,   R e f )   w h i c a r e   c ha r a c t e r i s t i c s   o f   de s i g o f   m e t a l l i c   na no s t r uc t u r e .   W e   c a s e e   t ha t   t he r e   i s   a   pe a k   v a l ue   o f   t he   w a v e l e ng t h   a t   519  nm   a pp r o xi m a t e l y   t o   73%   s t r o ng   l i g ht   t r a ns m i s s i o n   w i t 4 - N H A   i t he   o t h e r   h a nd  w a v e l e ng t o f   519  nm   t r a ns m i s s i o i s   45%       w i t h   9 - N H A .   s t r o ng   l i g ht   t r a ns m i s s i o i s   ho pe f u l   f o r   m a ny   a ppl i c a t i o ns   ( bi o m e d i c a l   de v i c e s ,   na no a n t e n na s   a nd  l a s e r   o pt i c a l   f i b e r ) .   Ke y w or d s :   B i o s e n s o r s   F D T D   G e o m e t r i c a l   pa ra m e t e r s   L oc a l i z e s u r f a c e   pl a s m o n s   N a n o h o l e s   a rra y s   O pt i c a l   t ra n s m i s s i o n   P l a s m o ni c s     C opy r i gh t   ©   2020   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e   A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   M o h a n a A l j a n a b i ,     E l e c t r i c a l   P o w e r   T e c hn i que s   E ngi n e e ri n g   D e p a r t m e n t ,   T e c hn i c a l   Co l l e ge   / A L -   M a us a i b ,   A l - F u ra t   A l - A w s a t ,   T e c hn i c a l   U ni v e r s i t y ,   N a j a f ,   I r a q.   E m a i l :   c o m . m hn@ a t u . e du. i q       1.   I N TR O D U C TI O N   S ur f a c e   P l a s m o n s   (S P s a r e   c o l l e c t i v e   os c i l l a t i o n s   o f   f r e e   e l e c t r o n s   w h i c h   a r e   e xc i t e by   l i gh t   o ph o t o n   (f r o m   v i s i b l e   t o   I R [1].   F i r s t l y     S P P   i n v o l v e s   o n   o n e   s i de   t h e   c o h e r e n t   o s c i l l a t i o n   o f   t h e   c o n duc t i o e l e c t r o n s   a t   t h e   i n t e r f a c e   i n s i de   t h e   m e t a l ,   a n o n   t h e   o t h e r   s i de   t h e   p r o pa ga t i o o f   a n   e l e c t r o m a g n e t i c   w a ve   a l o n g   t h e   s u r f a c e ,   i n s i de   t h e   di e l e c t r i c   a s   (1 )   a nd  ( 2 a s   s h o w n   i F i g u r e   1,   w e     f i n t h e   v a l ue s   o f   w a ve   n u m b e r   a n d   S u r f a c e   P l a s m o n   f r e que n c y   ω sp   a s   s h o w n   i F i gu r e   2   a s   [2 ,   3] .     md md c     (1)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   3 J u n e   2 020   :     26 25   -   2 632   2626   1 p sp d   (2)           F i gu r e   1 .   S c h e m a t i c   o f   a   s u r f a c e   pl a s m a   w a v e   (S P P s a t   a   m e t a l - d i e l e c t ri c   i nt e r f a c e   [3]     F i gu r e   2 .   H ow   t o   f i n t h e   f r e que n c y   s ur f a c e   pl a s m o n s   a t   a i a n d   d i e l e c t ri c   [2]       S e c o n dl y ,   L o c a l i z e s u r f a c e   P l a s m o n s   (L S P s a r e   n o n - p r o pa ga t i ng  e xc i t a t i o n s   o f   t h e   c o n duc t i o e l e c t r o n s   o f   m e t a l l i c   na n o s t ruc t u r e s   c o upl e t o   t h e   e l e c t r o m a g n e t i c   f i e l d.   L S P s   a r e   e xc i t e a t   c e rt a i n   r e s o n a n c e   f r e que n c i e s   (o r   r e s o na n c e   w a ve l e n gt h s ,   t y pi c a l l y   i n   t h e   v i s i b l e   r e gi o n ),   r e s u l t i ng  i s c a t t e r i ng  a nd  a b s o r pt i o n   a t   t h e s e   f r e que n c i e s   f o r   e xa m p l e   o p t i c a l   na n o a nt e nna s   a s   s h o w n   i F i gu r e   3   [4] .   A   P l a s m o n   i s   a   qua nt i z e pl a s m a   o s c i l l a t i o n ,   a n t h e   m o t i o n   o f   t h e   c o l l e c t i v e   o s c i l l a t i o n   c a n   ri g h t l y   s upp o r t   e l e c t r o m a g n e t i c   (E M )   w a v e s   a t   o pt i c a l   f r e que n c i e s .   T h e   L o r e nt z - D r u de   m o de l   e qu a t i o n   o f   m o t i o i s :     2 2 dx F m a m q E dt   (3)     T h e   di po l e   m o m e nt   pe u n i t   v o l um e ,   i s :     2 2 nq P n q x E m   (4 )       2 2 p o nq m   (5)     N a n o h o l e s   a rr a y   di s pl a y   h i g h   t r a n s m i s s i o n   d ue   t o   t h e   m a t c hi n g   b e t w e e n   t h e   i n c i de nt   l i g ht   a n S P R s   t hr o ugh  t h e   h o l e s   a t   t h e   s u r f a c e   of   t h e   m e t a l l i c   f i l m   [5 ,   6] .   T h i m e t a l l i c   f i l m s   p a t t e rn e w i t a   na n o h o l e s   a rr a y   a l s o   s uppo r t   s u r f a c e   pl a s m o n s   e xc i t a t i o n   due   g r a t i n g   c oupl i ng,   a n d   t h e   r e s o n a n c e   c o n di t i o f o r   P l a s m o e xc i t a t i o n   de pe n ds   o n   r e f r a c t i v e   i nde of   t h e   s urr o undi n m e di um   [7 ].   Co n c e rn i ng  ge o m e t r i c a l   c o n s t ra i nt s ,   t h e   e xc i t a t i o n   o f   S P s   m e t h o ds   de pe n ds   o n   t h e   de s i g n   b e t w e e n   pe ri o di c i t y   a n di e l e c t ri c   c o e ff i c i e n t s   o f   t h e   m e t a l   a n di e l e c t r i c .   E O T   (A n   e x t r a o rdi na r y   o pt i c a l   t ra n s m i s s i o n )   s uppo rt e by   a   s u bw a ve l e n gt h   pe r i o di c   na n o h o l e s   a rr a y   pa t t e rn e o n   t hi n   f i l m   o f   m e t a l   [8].   E b b e s s e n   [9,   10 w a s   f i r s t   t o   o r i g i n a t e   a n   e qua t i o n   r e l a t i ng  t h e   de pe n de n c e   o t h e   w a ve l e n gt h     m a x)  o t h e   S P   r e s o n a n c e s   w i t h   E O T s   o n   t h e   pr o c e dur e   o 4   a n N H A s   w h e t h e   i n c i de n t   l i g h t   i s   s t a nda rd  t o   t h e   p l a n e   of   t h e   N H A s .   S o m e   ge o m e t r i c a l   c o e ff i c i e n t s   l i ke   a   t hi c k n e s s   of   m e t a l   a n s ub s t ra t e ;   t h e   h o l e   di a m e t e r   a l s o   t h e   num b e r   o f   pe r i o di c   h o l e s   a n m e t a l   p r o pe r t i e s   c a e ff e c t   o n   E O T   s pe c t r a   b e c a us e   t h e   s u r f a c e   pl a s m o n s   t h a t   w i l l   b e   e x c i t e by   i n c i de n t   l i g ht   i s   a f fe c t e   by   c h a n gi ng   t h e   s i z e   o h o l e   a n i t   ha v e   b e e n   c o n f i r m e t ha t   a n y   c h a n ge   i t h e   s i z e   o f   t h e   h o l e s   l e a t o   a   s m a l l   v a r i a t i o n s   i n   t r a n s m i s s i o n   e ff i c i e n c y   a n pe a k   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       A nal y s i s   and   s i m ul a t i o ns   o f   op t i m a l   ge om e t r y   s hap e s   o f     ( M o h a n a A l j a n a b i )   2627   p o s i t i o n s   [11 - 15] .   J e   H o n pr o v i de t ha t   t h e   t r a n s m i s s i o n   c h a ra c t e ri s t i c s   i s   a   f un c t i o n   o f   f i l m   t h i c k n e s s   of  m e t a l l i c   h o l e   a rra y   s a m pl e s   w h i c i s   p r e p a r e w i t h   d i f fe re n t   h o l e   pe r i o di c i t y ,   s i z e   a n d   s h a pe   o a   s i l i c a   s ub s t r a t e   a n s h o w s   h i g hl y   t r a n s m i s s i o e f f i c i e n c y   a t   s m a l l   t h i c k n e s s   o f   g o l m e t a l   [16 ,   17 ].   P l a s m o ni c   na n o s t r uc t u r e s   h a v e   be e n   e xt e n s i v e l y   i n v e s t i ga t e bo t h   fo r   s c i e n t i f i c   i nt e r e s t   i n   t h e i r   u ni que   o pt i c a l   p r o pe rt i e s   a n f o r   p ra c t i c a l   a ppl i c a t i o n s ,   s uc h   a s   o pt oe l e c t r o n i c   de v i c e s ,   s e n s o r s ,   b i o m e di c a l   t r e a t m e nt ;   a n s o   o n   [18 ,   19] .   S i n c e   pl a s m o ni c   s e n s i n g   r e qu i r e s   s i m pl y   a n   o pt i c a l   t r a n s m i s s i o n   s pe c t r u m ,   o r   o n l y   t h e   t ra n s m i t t e i n t e n s i t y   a t   o n e   o r   a   f e w   w a v e l e n gt h s   [2 0,   21] .   I n   t hi s   s t udy   w e   pr e s e n t e t h e   d i f fe r e n c e s   b e t w e e n   t w o   h o l e s   a rra y s   of   a n h o l e s   fo r   di f fe r e nt   t hi c kn e s s   (20, 50, 1 00)  nm   t o   c h a ra c t e ri z e   t h e   o pt i c a l   pr o pe rt i e s   fo r   s ur f a c e   pl a s m o n s   m e t a l s   a n t o   de t e rm i n e   f r o m   t h e s e   pa r a m e t e r s   t h e   a f f e c t s   g e o m e t r y   a n s h a pe   o s e n s o r s   a pp l i c a t i o n s ,   b i o m e di c a l   a nd  o pt o e l e c t r o ni c   de v i c e s .       2.   R ES EA R C H   M ET H O D   T w o   d e s i gn s   o f   n a n o h o l e s   a rra y s   of   a n n a n o h o l e s   w hi c h   t h e y   pa t t e rn e w i t h   pe r i o di c   a rra y   of  na n o h o l e s   w i t r a d i us   r 1 ,   r2  f o r   a nd  9   r e s pe c t i v e l y   i n   t h i f i l m   o f   go l i n   di f f e r e n t   t h i c k n e s s   f o r   e a c h   de s i g (20,   50 ,   100)  n m   w h i c h   b a s e o n   S i O s ubs t ra t e   w i t h   r e f r a c t i v e   i n de (n= 1. 46)  a n t hi c k n e s s   f i xe i n   t w c a s e s   (t = 950  n m ).   T h e s e   de s i gn s   a r e   pe r f o r m e a s   a rr a y   w i t h   P 1= 600 nm   a nd  r 1 = 200 nm   i n   t h e   o t h e r   h a n d   a rra y   w i t P 2= 30 0 n m a n d   r 2= 100 nm ,   w i t h   c o n s i de ra t i o n   t ha t   t h e s e   h o l e s   a r e   pa t t e rn e o n   t h e   s a m e   di r e c t i o n   o f   a   s a m pl e   A u/ S i O a s   s h o w n   i n   F i gu r e   ( a - b ).   I t hi s   w o r w e   us e   F D T D   m e t h o t h a t   de a l s   w i t h   M a xw e l l ’s   e qua t i o n s   i n   s u r f a c e   pl a s m o n s ,   t hi s   t e c hni que   i s   he l pf ul   t o   a n a l y z e   t h e   i nt e r a c t i o n   o i n c i de n t   l i g h t   w i t h   s t r uc t u r e   N H A s   a n by   D r ude   m o de l   i s   c o m put e t h e   n o b l e   m e t a l s   w h i c h   f i t s   t h e   l i t e ra t u r e   da t a   f r o m   P a l i [22 ].   F r o m   t h e s e   a rr a y s   t h e   t ra n s m i s s i o n   a nd  r e f l e c t i o n   ha v e   b e e n   c a l c ul a t e by   s uc h   pr o g r a m   a n d   c o n s i de r e m a g n e t i c   f i e l i n t e n s i t y   ( H a n e l e c t r i c   f i e l i nt e n s i t y   (E [23,   24] .   I n   a d di t i o n,   t h e r e   w a s   r e s e a r c h e s   a b o ut   di ff e r e n t   ge o m e t r y   a n s h a pe s   l i ke   s qua r e   a n h e xa go na l   l a t t i c e ,   g ra t i ng  a n g ri t hi n   f i l m   of   m e t a l   t o   de v e l o b i o l o gi c a l   s e n s i ng  pe r f o r m a n c e             F i gu r e   3 .   (a - b s c h e m a t i c   v i e w   of   a n d   N H A   r e s pe c t i v e l y ,   i n c l udi ng  t h e   po l a ri z a t i o &   p r o pa g a t i o n   di r e c t i o o f   t h e   i n c i de nt   w a v e   a n d   ge o m e t ri c a l   pa ra m e t e r s :   t ,   r,   P       3.   R ES U LTS   A N D   A N A L Y S I S   In  t hi s   w o r k,   w e   us e F D T D   b y   L um e r i c a l   s o l ut i o n   I n c .   t o   de s i g n   a   s i m u l a t i o o f   n a n o h o l e s   a rr a y   of   a n 9 - N H A   i n   di f f e r e n t   pe ri o di c   a rra y   a n d i a m e t e r s   o h o l e s   pa t t e rn e o n   t h i f i l m   o f   go l b a s e o n   s i l i c o n   d i o xi de ,   S i O 2   s ub s t ra t e   ( n= 1. 4 6)  by   t hi s   p r o gra m   t h e   i n t e r a c t i o n   o f   i n c i de nt   l i g h t   w a v e l e n gt h   = 350 - 75 0)  nm   w i t h   na n o h o l e s   a rra y   s t r uc t u r e   i s   a na l y z e d.   F r o m   t h e   s i m u l a t i o n   F D T D   a n d   de s i g n   o f   N H A s ,   t h e   a s y m m e t r i c   a n a n t i - s y m m e t ri c   bo un da r y   c o n di t i o n s   w e r e   c o n s i de r e f o r   t h e   x -   a nd  y - di r e c t i o n s ,   r e s pe c t i v e l y ,   a n d   w e   s t ud y   t h e   t ra n s m i s s i o p r o pe r t i e s   a t   n o r m a l   i n c i de nt   o f   e l e c t r o m a g n e t i c   w a v e   t hr o ug h   t h e   s ub  w a ve l e n gt h   na n o h o l e s   s t r uc t u r e .   F o r   4 - N H A ,   t h e   F D T D   s i m ul a t i o n s   s h o w i n t h a t   t r a n s m i s s i o n   e ff i c i e n c y   r e a c h e a b o ut   73%  i v i s i b l e .   F r o m   F i g u r e   4   t h e   E   d i s t r i b ut i o n s   f o r   4 - h o l e s   a rr a y   w i t h   pe r i o P 1 = 600  nm   i s   s h o w n   i n   F i gu r e   (a - c ),   w e   c a n   s e e   t h a t   E   a t   t = 5 0   nm   i s   l a r ge r   t ha n   t h e   o t h e r   t h i c k n e s s   (20, 100)  nm   c o r r e s po n di ng  t th e   t w o   m o de s   o t ra n s m i s s i o n   i n   F i gu r e   4 c   t o   de t e r m i n e   t h e   n e a r   f i e l e nha n c e m e nt .   I n   t h e   o t h e r   h a nd,   i n   F i gu r e   4   ( d - f w e   c a n   s e e   t h a t   t h e   H   di s t ri b ut i o n s   h a v e   a   m a x i m u m   v a l ue   a t   t = 50 nm d e pe n d i n o n   t h e   t w Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   3 J u n e   2 020   :     26 25   -   2 632   2628   m o de s   of   r e f l e c t i o n   a t   t = 50  nm   i n   F i gu r e   4 e .   F urt h e r m o r e ,   t he s e   f i e l e n ha n c e m e nt s   a r e   m a i n l y   l o c a t e w i t hi n   t h e   h o l e s .   T hi s   i s   hi g hl y   d e s i r a b l e   fo r   b i o s e n s i n de v i c e s   a s   i t   r i s e s   t h e   o v e r l a o f   t h e   a na l y s e s   w i t h   t h e   e l e c t r o m a g n e t i c   f i e l d   (E   a nd  H i n s i de   t h e   h o l e   by   e ff e c t i v e   t h e   po s i t i o n s   o f   t h e   s u r f a c e   pl a s m o n s .         (a )     (b )           (c )     (d)         (e )     (f )     F i gu r e     4 .   F i e l d   di s t ri b ut i o n s   f o r   E   a n d   H   of   4 - N H A   w i t v a ry i n t hi c kn e s s   o f   A u:   (2 0,   50 ,   1 00)  nm       F r o m   F i g u r e   5   t h e   E   d i s t ri b ut i o n s   f o r   9 - N H A   w i t pe ri o P 1= 300  nm   i s   s h o w n   i n   F i gu r e   5 (a - c) .   W e   c a n   s e e   t ha t   E   a t   t = 100   n m   i s   l a r ge r   t ha n   t h e   o t h e r   t h i c k n e s s   (20, 50)  nm   c o rr e s po n di ng  t o   t h e   t w o   m o de s   of   t ra n s m i s s i o n   i F i gu r e   6 ( e )   t o   de t e rm i n e   t h e   n e a f i e l e nha n c e m e n t .   I n   t h e   o t h e h a nd,   i F i gu r e   5 (d - f)   w e   c a n   s e e   t ha t   t h e   H   di s t r i b ut i o n s   h a v e   a   m a xi m u m   v a l u e   a t   t = 100  nm   de pe n d i n o n   t h e   t w o   m o de s   o r e f l e c t i o n   a t   t = 100   n m   i F i g u r e   6 ( d ) .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       A nal y s i s   and   s i m ul a t i o ns   o f   op t i m a l   ge om e t r y   s hap e s   o f     ( M o h a n a A l j a n a b i )   2629     (a )     (b )         (c )     (d)         (e )     (f )     F i gu r e   5 .   F i e l d i s t r i b ut i o n s   f o r   E   a n d   H   o f   9 - N H A   w i t h   v a r y i n t h i c k n e s s   o f   A u:   (20 ,   50,   10 0)  nm           (a )       (b )     F i gu r e   6 .   ( a ,   b   a nd  c t r a n s m i s s i o n ;   d   a n d   e   r e f l e c t i o n   r e s o n a nc e   fo r   4 - N H A   a t   t (A u )=   (20 ,   5 0,   100)   nm   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   3 J u n e   2 020   :     26 25   -   2 632   2630       (c )       (d)           (e )     F i gu r e   6 .   ( a ,   b   a nd  c t r a n s m i s s i o n ,   d   a nd  e   r e f l e c t i o n   r e s o n a n c e   fo r   4 - N H A   a t   t (A u)=   (20 ,   50 ,   10 0)  nm   ( c ont i nue )       W e   c a n   s e e   t ha t   t h e r e   i s   a   pe a v a l ue   o t h e   w a ve l e n gt h   a t   519  nm   a pp r o xi m a t e l y   t o   73%  s t r o n g   l i g ht   t ra n s m i s s i o n   w i t h   4 - N H A   i n   F i gu r e   7( a ) ,   i n   t h e   o t h e r   ha n w a v e l e n gt h   o f   519   nm   t ra n s m i s s i o i s   45 w i t h   9 - N H A   i n   F i g u r e   6 ( a ) .   S t r o ng  l i g ht   t r a n s m i s s i o n   i s   h o pe f ul   fo r   u s i n g   i b i o l o gi c a l   de v i c e s   w i t h   A u/ S i O i n t e r f a c e .   I n   t h e   f ut u r e ,   s upp l e m e nt a r y   s t udi e s   w i l l   w a nt   t o   b e   fo c us e a t   e n l i g h t e n i ng  t h e   o pt i c a l   f r e que n c y   m o de s   of   t r a n s m i s s i o n   a nd  r e f l e c t i o n   e ff i c i e n c y   of   N H A s   a n de c r e a s i ng  B W   i f   N H A s   a r e   t o   be   ut i l i z e d   a s   s pe c t ra l   o f   f i l t e r s   f o r   b i o s e n s o r s   a n d   m e di c a l   a p pl i c a t i o n s .           (a )       (b )     F i gu r e   7 .   ( a ,   b   a nd  c t r a n s m i s s i o n ,   d   a nd  e   r e f l e c t i o n   r e s o n a n c e   fo r   9 - N H A   a t   t (A u )=   (20 ,   5 0,   100)   nm   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       A nal y s i s   and   s i m ul a t i o ns   o f   op t i m a l   ge om e t r y   s hap e s   o f     ( M o h a n a A l j a n a b i )   2631       (c )       (d)           (e )     F i gu r e   7 .   ( a ,   b   a nd  c t r a n s m i s s i o n,   d   a nd  e   r e f l e c t i o n   r e s o n a n c e   fo r   9 - N H A   a t   t (A u)=   (20 ,   50 ,   10 0)  nm   ( c ont i nue )       4.   C O N C LU S I O N   In   t h i s   a r t i c l e ,   w e   s t udi e t h e   i m po r t a nt   pa ra m e t e r s   t ha t   e f fe c t   o n   t h e   pe r f o r m a n c e   o pt i c a l   p r o pe r t i e s   i n   N H A   a n s u r f a c e   pl a s m o n s   l i ke ,   t h e   n o b l e   m e t a l s   w i t h   d i e l e c t r i c   l a y e r s ,   di f f e r e n t   ge o m e t r i c a l   o N H A   w i t v a r y i n t h i c k n e s s   a nd  m e t h o ds   of  e x c i t a t i o n   S P s .   F r o m   t h e   re s ul t s   a r e   o bs e r v e d   t h e   e ffe c t   of  h o l e s   de pt h ,   w i t h   c o n s i de r a t i o n   t h e   n u m b e r   of   h o l e s   a n P   h a v e   a n   i n f l ue n c e   o n   S P s   i n t e r f a c e ,   t ra n s m i s s i o n   i s   i n c r e a s e a t   (t = 20 nm f o r   t w a rra y s   b ut   a t   4 - h o l e s   i s   gr e a t e r   t h a n   9 - h o l e s   a rr a y ,   t ha t   l e a ds   t o   w h i c h   o n e   i s   s ui t a b l e   fo r   b i o s e n s o r s ,   na n o a n t e nn a s   a n d   b i o m e di c a l   de t e c t i o n   s y s t e m s .   W i t h   e a c h   t hi c k n e s s   i t   i s   c h a l l e n gi ng  t o   f a b r i c a t e   t h e   na n o h o l e s   N H A s   s t r uc t u r e   b e c a us e   t h e   m e t a l   f i l m   i s   t o o   t hi c fo r   a   c l e a n   l i f t o ff   (t y pi c a l l y ≥100  n m   f o r   A a n ≥300  nm   f o r   A t m a ke   t h e   f i l m   o pt i c a l l y   t h i c k [2 5].   T h e   h o l e   di m e n s i o n s   w e r e   kn ow n   a s   a   c h i e f   r e a s o n   i n   t h e   a t t e n d a n c e   of  t h e   o pt i c a l   r e s o n a n c e   po i nt s   i n   t he   t r a n s m i s s i o n   a n r e f l e c t i o n   r a nge s .   T h e r e   w e r e   i m po rt a nt   m o di f i c a t i o n s   b e t w e e n   o pt i c a l   t r a n s m i s s i o f i e l ds   of   N H A s   w i t 4 -   a n d   9 - h o l e   f o r m s .       R EF ER EN C ES   [ 1]   J . N .   A nke r ,   W . P .   H a l l ,   O .   L y a ndr e s ,   N . C .   S h a h ,   J .   Z h a o ,   a n R . P .   V a D uy ne ,   B i o s e ns i ng   w i t P l a s m o ni c   N a no   S e ns o r s ,   N a t u r e   M a t e r i al s ,   v o l .   7 ( 6 ) ,   p p.   44 2 45 3,   20 08.   [ 2]   M a i e r ,   S . ,   P l as m o ni c s ,   N e w   Y o r k:   S pr i ng e r ,   C h .   2 ,   p p .   45 ,   20 07.   [ 3]   A l e xa nde r   G .   B r o ,   R e uv e G o r do n,   B r i a L e a t h e m ,   K a r e L .   K . ,   S ur f a c e   P l a s m o S e ns o r   B a s e o t he   E n ha nc e d   L i g ht   T r a ns m i s s i o T h r o ug A r r a y s   o f   N a no ho l e s   i G o l d   F i l m s ,   L angm u i r v o l .   20 ,   pp .   4 813 - 481 5,   20 04 .   [ 4]   J . M .   M c M a ho n,   e t   a l . ,   T a i l o r i ng   t h e   S e ns i ng   C a p a bi l i t i e s   o f   N a no ho l e s   A r r a y s   i n   G o l F i l m s   w i t h   R a y l e i g A n o m a l y - S ur f a c e   P l a s m o P o l a r i t o n,   O pt .   E x p r e s s v o l .   15 ( 26 ) ,   pp .   18,   2 007 .     [ 5]   R . B . M .   S c ha s f o o r t   a nd   A nna   J . ,   H and bo ok   o f   Sur f a c e   P l as m on   R e s onanc e ,   c h1,   p p.   38 ,   200 8   [ 6]   A nt o i ne   L e s ue u r ,   N a t ha C .   L i ndq ui s t ,   K w a S e o L i m ,   a nd  S a ng - H y un  O h,   P l a s m o ni c   na no ho l e s   a r r a y s   f o r     r e a l - t i m e   m u l t i p l e b i o s e n s i ng ,”   pp .   7 0350 4 - 10 ,   20 08 .     [ 7]   A ndr e a s   B .   D a h l i n. ,   S e ns i ng   A ppl i c a t i o ns   B a s e o P l a s m o ni c   N o npo r o us ,”   T he   w hol e   s t or y .   A na l y s t   v o l .   140 ,   pp.   4 748 4759 ,   201 5.   [ 8]   L .   W u,   P .   B a i ,   X .   Z ho u,   a nd   E .   P .   L i ,   R e f l e c t i o a nd  T r a ns m i s s i o M o de s   i N a no ho l e s - A r r a y - B a s e P l a s m o ni c   S e ns o r s ,”   I E E E   P ho t on i c s   J ou r nal ,   v o l .   4 ,   n o .   1,   p p 26 - 33 ,   F e b .   20 12.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   3 J u n e   2 020   :     26 25   -   2 632   2632   [ 9]   L i z   Y .   W u ,   B e nj a m i M .   R o s s   a n d   L uke   P .   L e e O pt i c a l   P r o pe r t i e s   o f   t he   C r e s c e nt - S ha pe N a no ho l e   A nt e nna ,”   N ano  L e t t ,   2009 ,   v o l .   9 ( 5) ,   pp .   1956 196 1,   20 09 .   [ 10]   T .   T h i o ,   H .   F .   G h a e m i ,   H .   J .   L e z e c ,   P .   A .   W o l f f ,   a nd  T .   W .   E bb e s e n ,   S u r f a c e - P l a s m o n - E nha nc e T r a ns m i s s i o T hr o ug H o l e   A r r a y s   i C r   f i l m s ,   J .   O pt .   Soc .   A m .   B ,   v o l .   16 ( 10 ) ,   pp.   17 43 1 748 ,   1999 .   [ 11]   T .   W .   E bbe s e n ,   H .   J .   L e z e c ,   H .   F .   G ha e m i ,   T .   T h i o ,   a nd  P .   A .   W o l f f ,   E xt r a o r d i na r y   o pt i c a l   T r a ns m i s s i o T hr o ug S ub - W a v e l e ng t h   H o l e   A r r a y s ,   N a t ur e ,   v o l .   391 ( 666 8) ,   pp .   6 67 66 9 ,   201 8.   [ 12]   N .   M .   R i dz ua n ,   M .   F .   L .   A bdu l l a h,   M .   B .   O t hm a n ,   M .   B .   J a a f a r ,   A   C a r r i e r   l e s s   A m pl i t ud e   P ha s e   ( C A P )   M o dul a t i o F o r m a t :   P e r s pe c t i v e   a n P r o s pe c t   i O p t i c a l   T r a n s m i s s i o S y s t e m ,”   I n t e r nat i o nal   J our na l   of   E l e c t r i c al   &   C om put e r   E n gi ne e r i ng( I J E C E ) v o l .   8,   no .   1   pp .   585 - 595 ,   F e b .   2 018 .   [ 13]   K a z i   S ha hi duz z a m a n,   M a j um de r   F .   H a i d e r ,   B i j oy   K .   K a r m a ke r ,   T e r r e s t r i a l   F r e e   S pa c e   O pt i c a l   C o m m uni c a t i o ns   i B a ng l a de s h:   T r a ns m i s s i o C ha nne l   C ha r a c t e r i z a t i o n ,”   In t e r n at i on a l   J ou r na l   o f   E l e c t r i c a l   &   C om put e r   E n gi ne e r i n g   ( I J E C E ) ,   vol .   9 ,   n o .   4   p a r t   I I ,   pp .   3 130 - 313 8 ,   A ug .   201 9.   [ 14]   V a d e r   M o l e K L ,   K o e r ka m p   K J K ,   E no c S ,   S e g e r i n F B ,   v a H u l s t   N F ,   K ui pe r s   L ,   R o l e   o f   S ha pe   a n L o c a l i z e R e s o na nc e s   i E x t r a o r di n a r y   T r a ns m i s s i o T hr o ug P e r i o di c   A r r a y s   o f   S ubw a v e l e ng t H o l e s :   E xpe r i m e nt   A nd  T he o r y ,”   P hy s   R e v   B ,   v o l .   72 ,   pp .   045 421 ,   2018 .   [ 15]   R o dr i g o   S G ,   G a r c í a   V i d a l   F J ,   M a r t í n - M o r e no   L ,   I nf l ue nc e   o f   M a t e r i a l   P r o pe r t i e s   o E xt r a o r d i n a r y   O pt i c a l   T r a n s m i s s i o n   T hr o ug H o l e   A r r a y s ,”   P hy s   R e v   B ,   v o l .   77,   p p.   07 54 01,   20 08.   [ 16]   C e t i A E ,   E t e z a di   D ,   G a l a r r e t a   B C ,   B u s s o M P ,   E ks i o g l Y ,   A l t ug   H ,   P l a s m o ni c   N a no ho l e s   A r r a y s   o a   R o bus t   H y br i S ubs t r a t e   f o r   H i g hl y   S e ns i t i v e   L a be l - F r e e   B i o s e ns i ng ,   A C S   P hot on ,   v o l .   2 ,   pp .   1 167 1174 ,   201 5.   [ 17]   N .   A .   B .   A hm a d,   S .   H .   D a hl a n ,   N .   A .   C ho l a n ,   T he o r e t i c a l   A na l y s i s   o f   a   T w o - S t a g e   S a g na c   L o o F i l t e r     us i ng   J o ne s   M a t r i c e s ,”   I n t e r na t i ona l   J ou r na l   of   E l e c t r i c al   &   C om put e r   E ng i ne e r i ng   ( I J E C E ) vol .   7,   n o .   6 ,     pp.   29 50 - 2957 ,   D e c .   2017 .   [ 18]   M .   A l j a na b i ,   R e s o na nc e   F r e qu e nc y   A na l y s i s   o f   L a s e r   O pt i c a l   F i be r   B a s e d   o M i c r o c a nt i l e v e r ,   I nt e r n at i on al   J our nal   o f   E l e c t r i c a l   &   C om pu t e r   E ng i ne e r i ng   ( I J E C E ) ,   v o l .   9,   no .   4,   pp .   3090 - 30 99,   2 019 .   [ 19]   K unl i   X i o ng   a nd  A ndr e a s   B ,   B i o s e n s i ng   U s i ng   P l a s m o ni c   N a n o   H o l e   A r r a y s   W i t S m a l l ,   H o m o g e no us   A nd   T una b l e   A pe r t ur e   D i a m e t e r s ,”   R oy al   So c i e t y   o f   C he m i s t r y ,   20 17.     [ 20]   N a dj a t   B e na d l a ,   K h e i r e ddi ne   G h a f f o ur ,   O p t i m i z i ng   T he   P e r f o r m a nc e   O f   P ho t o vo l t a i c   C e l l s   I B C   ( C o nt a c t   B a c k   I nt e r di g i t a t e d )   B y   N um e r i c a l   S i m u l a t i o n,   I n t e r na t i o na l   J ou r na l   o f   E l e c t r i c a l   &   C om put e r   E ngi ne e r i ng  ( I J E C E ) ,   v ol .   9,   no .   6,   ( P a r t   I ) p p.   45 66 - 4572 ,   D e c .   201 9.   [ 21]   U z a i r ue   S t a nl e y ,   V i c t o r   M a t t he w s   O l u ,   C h a r l e s   O c ho no go r ,   A m a i z e   P e t e r ,   A n y a s i   F r a nc i s ,   E x pe r i m e nt a l   A na l y s i s   o f   C a bl e   D i s t a nc e   E f f e c t   o S i g na l   A t t e nu a t i o i S i ng l e   a n M u l t i m o de   F i b e r   O p t i c s , ”  I nt e r n at i ona l   J o ur n al   o f   E l e c t r i c al   &   C om pu t e r   E n gi ne e r i n g( I J E C E ) ,   vol .   8 ,   n o .   3,   p p,   15 77 - 1582,   J u n.   20 18 .   [ 22]   H a m i B o u y g h f ,   B a c hi r   B e nh a l a ,   A bde l h a d i   R a i ha n i ,   A na l y s i s   o f   t he   I m pa c t   o f   M e t a l   T h i c kne s s   a nd  G e o m e t r i c   P a r a m e t e r s   o t he   Q ua l i t y   F a c t o r - Q   i I nt e g r a t e d   S p i r a l   I nduc t o r s   by   M e a ns   o f   A r t i f i c i a l   B e e   C o l o ny   T e c hni que ,   I nt e r n at i on al   J o ur n al   o f   E l e c t r i c al   &   C om pu t e r   E n gi ne e r i ng  ( I J E C E ) ,   v ol .   3 ,   no .   1,   pp .   291 8 - 2931 ,   201 9.   [ 23]   L .   W u,   P .   B a i ,   a nd  E .   P .   L i ,   D e s i g ni ng   S ur f a c e   P l a s m o R e s o na nc e   o f   S ubw a v e l e ng t H o l e   A r r a y s   b y   S t ud y i ng  A bs o r pt i o n ,”   J .   O pt .   Soc .   A m e r .   B ,   O p t .   P hy s ,   2016 .   [ 24]   A ndr e - P i e r r e   B l a nc h a r d - D i o nne   a nd  M i c he l   M e un i e r ,   S e n s i ng   w i t P e r i o di c   N a no ho l e   A r r a y s ,”   A dv a nc e s   i n   O pt i c s   and   P hot oni c s ,   v o l .   9 ,   no .   4 ,   pp .   891 - 940 ,   201 7 .   [ 25]   A l i   S ha ba n   H a s s o o ni ,   M u r a d   O ba i d   A be d,   E ha b   A bdul   R a z z a H us s e i n ,   H .   J .   A bd,   A   M i t i g a t i o o f   C ha n ne l   C r o s s t a l E f f e c t   i D i s p e r s i o S h i f t e F i b e r   B a s e o D ur a bi l i t y   of   M o dul a t i o T e c hn i qu e ,   I n t e r na t i ona l   J our n al   of   E l e c t r i c a l   &   C om pu t e r   E ng i ne e r i ng   ( I J E C E ) ,   vol .   10,   no .   1   pa r t   I I ,   pp 891 - 89 9 ,   F e b .   20 20.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.