Optikai kommunikációs sáv, ultravékony optikai rezonátor
Az optikai rezonátorok korlátozott térben lokalizálhatják a fényhullámok specifikus hullámhosszait, és fontos alkalmazásokkal rendelkeznek a fény-kölcsönhatásban,optikai kommunikáció, optikai érzékelés és optikai integráció. A rezonátor mérete elsősorban az anyag jellemzőitől és a működési hullámhossztól függ, például a közeli infravörös sávban működő szilícium -rezonátorok általában több száz nanométer és annál magasabb optikai struktúrákat igényelnek. Az utóbbi években az ultravékony sík optikai rezonátorok nagy figyelmet fordítottak a szerkezeti színben, a holografikus képalkotásban, a fénytér szabályozásában és az optoelektronikus eszközökben. A sík rezonátorok vastagságának csökkentése az egyik nehéz probléma, amellyel a kutatók szembesülnek.
A hagyományos félvezető anyagoktól eltérően a 3D topológiai szigetelők (például a bizmut -tellurid, az antimon -tellurid, a bizmut szelenid stb.) Új informatikai anyagok, amelyek topológiailag védett fémfelszíni állapotokkal és szigetelőállapotokkal rendelkeznek. A felszíni állapotot az idő inverzió szimmetriája védi, és az elektronokat nem szétszórják a nem mágneses szennyeződések, amelyek fontos alkalmazási kilátásokkal rendelkeznek az alacsony fogyasztású kvantumszámítás és a spintronikus eszközökben. Ugyanakkor a topológiai szigetelő anyagok kiváló optikai tulajdonságokat is mutatnak, mint például a nagy törésmutató, a nagy nemlineárisoptikaiegyüttható, széles munka spektrumtartomány, hangolhatóság, egyszerű integráció stb., Amely új platformot biztosít a fényszabályozás ésoptoelektronikus eszközök.
Egy kínai kutatócsoport javaslatot tett az ultravékony optikai rezonátorok előállítására nagy területen növekvő bizmut-tellurid topológiai szigetelő nanofilmek felhasználásával. Az optikai üreg nyilvánvaló rezonancia -abszorpciós tulajdonságokat mutat a közeli infravörös sávban. A bizmut-tellurid nagyon magas törésmutatója több mint 6 az optikai kommunikációs sávban (magasabb, mint a hagyományos nagy törésmutató, például a szilícium és a germánium törésmutatója), így az optikai üreg vastagsága elérheti a rezonancia hullámhossz egy huszadikját. Ugyanakkor az optikai rezonátor egydimenziós fotonikus kristályra helyezkedik el, és az optikai kommunikációs sávban új elektromágnesesen indukált átlátszósági hatást figyelnek meg, amelynek köszönhető, hogy a rezonátor és a Tamm Plasmon és annak pusztító interferenciája összekapcsolódik. Ennek a hatásnak a spektrális reakciója az optikai rezonátor vastagságától függ, és robusztus a környezeti törésmutató megváltozásához. Ez a munka új módszert nyit az ultravékony optikai üreg, a topológiai szigetelő anyag spektrumszabályozásának és az optoelektronikus eszközöknek a megvalósításához.
Amint az ábrán látható. Az 1A. És az 1B. És az 1B, az optikai rezonátor elsősorban egy bizmut -tellurid topológiai szigetelőből és ezüst nanofilmekből áll. A Magnetron porlasztás által készített bizmut -tellurid nanofilmek nagy területe és jó lapossága. Ha a bizmut -tellurid és ezüst filmek vastagsága 42 nm, illetve 30 nm, az optikai üreg erős rezonancia -abszorpciót mutat az 1100 ~ 1800 nm sávban (1C. Ábra). Amikor a kutatók ezt az optikai üreget egy fotonikus kristályra integrálták, amely váltakozó TA2O5 (182 nm) és SiO2 (260 nm) rétegekből (1E. Ábra) készült, egy megkülönböztető abszorpciós -völgy (1F. Ábra) jelent meg az eredeti rezonáns abszorpciós csúcsok közelében (~ 1550 nm), amely hasonló az elektromagnikus indukált transzparencia -hatáshoz.
A bizmut -tellurid anyagot transzmissziós elektronmikroszkóppal és ellipszometriával jellemeztük. FÜGE. A 2A-2C mutatja a transzmissziós elektronmikroszkóposokat (nagy felbontású képeket) és a bizmut-tellurid nanofilmek kiválasztott elektron-diffrakciós mintáit. Az ábrából látható, hogy az elkészített bizmut -tellurid nanofilmek polikristályos anyagok, és a fő növekedési orientáció (015) kristálysík. A 2D-2F. Ábra az ellipszéterrel mért bizmut-tellurid komplex törésmutatóját, valamint az illesztett felületi állapotot és az állapot komplex törésmutatót mutatja. Az eredmények azt mutatják, hogy a felszíni állapot extinkciós együtthatója nagyobb, mint a 230 ~ 1930 nm tartományban lévő törésmutató, amely fémszerű tulajdonságokat mutat. A test törésmutatója meghaladja a 6-at, ha a hullámhossz nagyobb, mint 1385 nm, ami sokkal magasabb, mint a szilícium, a germánium és a többi hagyományos nagy refrakciós index anyag, amely alapot teremt az ultravékony optikai rezonátorok előkészítéséhez. A kutatók rámutatnak, hogy ez az első bejelentett topológiai szigetelő sík optikai üregének megvalósítása, amelynek vastagsága csak több tíz nanométer az optikai kommunikációs sávban. Ezt követően az ultravékony optikai üreg abszorpciós spektrumát és rezonancia hullámhosszát a bizmut-tellurid vastagságával mértük. Végül megvizsgáljuk az ezüst film vastagságának az elektromágnesesen indukált transzparencia -spektrumokra gyakorolt hatását a bizmut -tellurid nanokavitás/fotonikus kristályszerkezetekben
A bizmut-tellurid topológiai szigetelők nagy területe, sík vékony fóliáinak előkészítésével, és kihasználva a bizmut-tellurid anyagok ultra-nagy törésmutatóját a közeli infravörös sávban, egy sík optikai üreg, amely csak több tíz nanométer vastagságú. Az ultravékony optikai üreg megvalósíthatja a hatékony rezonáns fényelnyelést a közeli infravörös sávban, és fontos alkalmazási értékkel rendelkezik az optoelektronikus eszközök fejlesztésében az optikai kommunikációs sávban. A bizmut -tellurid optikai üreg vastagsága lineáris a rezonáns hullámhosszhoz képest, és kisebb, mint a hasonló szilícium és a germánium optikai üregé. Ugyanakkor a bizmut -tellurid optikai üreg integrálódik a fotonikus kristályhoz, hogy elérje az atomrendszer elektromágnesesen indukált átláthatóságához hasonló rendellenes optikai hatást, amely új módszert kínál a mikroszerkezet spektrum szabályozására. Ez a tanulmány bizonyos szerepet játszik a topológiai szigetelő anyagok kutatásának előmozdításában a fényszabályozásban és az optikai funkcionális eszközökben.
A postai idő: szeptember-30-2024