Optískt samskiptaband, ofurþunnt sjón-resonator

Optískt samskiptaband, ofurþunnt sjón-resonator
Optískir resonators geta staðbundið sérstakar bylgjulengdir ljósbylgna í takmörkuðu rými og hafa mikilvæga notkun í samskiptum ljóss og efnis,sjónræn samskipti, sjónskynjun og sjónsamþættingu. Stærð resonator fer aðallega eftir efniseiginleikum og rekstrarbylgjulengd, til dæmis þurfa sílikon resonators sem starfa á nærri innrauða bandinu venjulega sjónbyggingu hundruð nanómetra og hærri. Á undanförnum árum hafa ofurþunnir planar sjónrænir resonators vakið mikla athygli vegna hugsanlegrar notkunar þeirra í burðarlitum, hólógrafískum myndgreiningum, ljóssviðsstjórnun og sjónrænum tækjum. Hvernig á að draga úr þykkt planra resonators er eitt af erfiðu vandamálunum sem vísindamenn standa frammi fyrir.
Ólíkt hefðbundnum hálfleiðaraefnum eru þrívíddar staðfræðilegir einangrunarefni (eins og bismúttellúríð, antímóntellúríð, bismútseleníð o.s.frv.) ný upplýsingaefni með yfirborðsfræðilega verndað málmyfirborðsástand og einangrunarástand. Yfirborðsástandið er varið af samhverfu tímasnúnings og rafeindir þess dreifast ekki af ósegulrænum óhreinindum, sem hefur mikilvæga möguleika á notkun í skammtatölvum með litlum afli og spíntrónískum tækjum. Á sama tíma sýna staðfræðileg einangrunarefni einnig framúrskarandi sjónræna eiginleika, svo sem hátt brotstuðul, stórt ólínulegtsjónræntstuðull, breitt vinnslusvið, stillanleika, auðveld samþættingu o.s.frv., sem veitir nýjan vettvang fyrir framkvæmd ljósstjórnunar ogsjónræn tæki.
Rannsóknarteymi í Kína hefur lagt til aðferð til að búa til ofurþunna sjónræna resonators með því að nota stórt svæðisvaxandi bismuth telluride topological einangrunar nanófilmur. Sjónholið sýnir augljósa frásogseinkenni ómun í nær innrauðu bandi. Bismuth telluride hefur mjög hátt brotstuðul sem er meira en 6 í sjónsamskiptabandinu (hærra en brotstuðull hefðbundinna efna með háan brotstuðul eins og sílikon og germaníum), þannig að þykkt sjónholsins getur náð einum tuttugasta af ómun. bylgjulengd. Á sama tíma er sjónræna resonatorinn settur á einvídd ljóseindakristal og ný rafsegulfræðileg framkölluð gagnsæisáhrif sjást í sjónsamskiptabandinu, sem stafar af tengingu resonatorsins við Tamm plasmoninn og eyðileggjandi truflun hans. . Litrófssvörun þessara áhrifa fer eftir þykkt sjónræna resonatorsins og er sterk fyrir breytingu á brotstuðul umhverfisins. Þessi vinna opnar nýja leið fyrir útfærslu á ofurþunnu sjónholi, staðfræðilegri einangrunarefnisrófsstjórnun og sjónrænum tækjum.
Eins og sýnt er á mynd. 1a og 1b, er sjón-resonator aðallega samsettur úr bismuth telluride staðfræðilegum einangrunarefni og silfur nanófilmum. Bismúttellúríð nanófilmurnar sem eru unnar með segulómspúttingu hafa stórt svæði og góða flatleika. Þegar þykkt bismúttellúríðs og silfurfilma er 42 nm og 30 nm, í sömu röð, sýnir sjónholið sterka ómun frásog í bandinu 1100 ~ 1800 nm (Mynd 1c). Þegar rannsakendur sameinuðu þetta sjónhola inn í ljóseindakristal úr til skiptis stöflum af Ta2O5 (182 nm) og SiO2 (260 nm) lögum (Mynd 1e), birtist sérstakur frásogsdalur (Mynd 1f) nálægt upprunalega ómun frásogstoppnum (~ 1550 nm), sem er svipað og rafsegulfræðilegt framkallað gagnsæi áhrif sem frumeindakerfi framkalla.

Vismúttellúríðefnið einkenndist af rafeindasmásjá og sporbaug. MYND. 2a-2c sýnir rafeindasmámyndir (myndir í hárri upplausn) og valin rafeindabrotmynstur af bismúttellúríð nanófilmum. Það má sjá á myndinni að tilbúnar bismúttellúríð nanófilmur eru fjölkristölluð efni og aðal vaxtarstefnan er (015) kristalplan. Mynd 2d-2f sýnir flókinn brotstuðul bismúttellúríðs mældur með sporbaugmæli og ásett yfirborðsástand og ástand flókið brotstuðul. Niðurstöðurnar sýna að útrýmingarstuðull yfirborðsástandsins er meiri en brotstuðullinn á bilinu 230~1930 nm, sem sýnir málmlíka eiginleika. Brotstuðull líkamans er meira en 6 þegar bylgjulengdin er meiri en 1385 nm, sem er mun hærri en kísil, germaníum og önnur hefðbundin hábrotsstuðull efni í þessu bandi, sem leggur grunn að undirbúningi ultra -þunnir sjónrænir resonators. Rannsakendur benda á að þetta sé fyrsta tilkynnt um framkvæmd á yfirborðsfræðilegu einangrunarefni, flatt sjónholi með þykkt aðeins tugum nanómetra í sjónsamskiptabandinu. Í kjölfarið voru frásogsróf og ómun bylgjulengd ofurþunnt sjónhola mæld með þykkt bismúttellúríðs. Að lokum eru áhrif silfurfilmuþykktar á rafsegulfræðilega framkallaða gagnsæisróf í bismúttellúríð nanóhvítu/ljósmyndandi kristalbyggingum könnuð.

Með því að útbúa flatar þunnar filmur á stóru svæði af staðfræðilegum einangrunarefnum af bismúttellúriði og nýta sér ofurháan brotstuðul bismúttellúríðefna í nærri innrauðu bandi, fæst flatt sjónhol með aðeins tugum nanómetra þykkt. Ofurþunnt sjónholið getur gert sér grein fyrir skilvirkri frásog ómljóss í nærri innrauða bandinu og hefur mikilvægt notkunargildi í þróun sjónrænna tækja í sjónsamskiptabandinu. Þykkt sjónhola bismúttellúríðs er línuleg við endurhljóðbylgjulengdina og er minni en svipuð sjónhola sílikons og germaníums. Á sama tíma er sjónhola bismúttellúríðs samþætt ljóseðliskristalli til að ná fram óeðlilegum sjónáhrifum sem líkjast rafsegulfræðilegu gagnsæi lotukerfisins, sem veitir nýja aðferð til litrófsstjórnunar á örbyggingu. Þessi rannsókn gegnir ákveðnu hlutverki við að efla rannsóknir á staðfræðilegum einangrunarefnum í ljósstjórnun og ljósvirkum tækjum.