Opitika ibaraẹnisọrọ band, olekenka-tinrin opitika resonator

Opitika ibaraẹnisọrọ band, olekenka-tinrin opitika resonator
Awọn olutọpa opitika le ṣe agbegbe awọn iwọn gigun kan pato ti awọn igbi ina ni aye to lopin, ati ni awọn ohun elo pataki ni ibaraenisepo ọrọ-ina,opitika ibaraẹnisọrọ, opiti oye, ati opitika Integration. Iwọn ti resonator nipataki da lori awọn abuda ohun elo ati gigun iṣiṣẹ, fun apẹẹrẹ, awọn ohun elo ohun alumọni ti n ṣiṣẹ ni ẹgbẹ infurarẹẹdi nitosi nigbagbogbo nilo awọn ẹya opiti ti awọn ọgọọgọrun ti awọn nanometers ati loke. Ni awọn ọdun aipẹ, ultra-thin planar optical resonators ti fa ifojusi pupọ nitori awọn ohun elo ti o pọju wọn ni awọ igbekalẹ, aworan holographic, ilana aaye ina ati awọn ẹrọ optoelectronic. Bii o ṣe le dinku sisanra ti awọn resonators planar jẹ ọkan ninu awọn iṣoro ti o nira ti awọn oniwadi dojuko.
Yatọ si awọn ohun elo semikondokito ibile, awọn insulators topological 3D (gẹgẹbi bismuth telluride, antimony telluride, bismuth selenide, ati bẹbẹ lọ) jẹ awọn ohun elo alaye tuntun pẹlu awọn ipinlẹ irin ti o ni aabo topologically ati awọn ipinlẹ insulator. Ipo dada ni aabo nipasẹ isamisi ti iyipada akoko, ati pe awọn elekitironi rẹ ko tuka nipasẹ awọn impurities ti kii ṣe oofa, eyiti o ni awọn ifojusọna ohun elo pataki ni iṣiro agbara kekere ati awọn ẹrọ spintronic. Ni akoko kanna, awọn ohun elo insulator topological tun ṣafihan awọn ohun-ini opiti ti o dara julọ, gẹgẹbi itọka itọka giga, ti kii ṣe lainidi.opitikaolùsọdipúpọ, ibiti o n ṣiṣẹ jakejado, iwọntunwọnsi, iṣọpọ irọrun, ati bẹbẹ lọ, eyiti o pese pẹpẹ tuntun fun imuse ilana ina atioptoelectronic awọn ẹrọ.
Ẹgbẹ oniwadi kan ni Ilu China ti dabaa ọna kan fun iṣelọpọ ti awọn isọdọtun opiti ti o nipọn nipa lilo agbegbe nla ti o dagba bismuth telluride topological insulator nanofilms. Iho opitika ṣe afihan awọn abuda gbigba ti o han gbangba ni ẹgbẹ infurarẹẹdi nitosi. Bismuth telluride ni itọka ifasilẹ ti o ga pupọ ti diẹ sii ju 6 ninu ẹgbẹ ibaraẹnisọrọ opiti (ti o ga ju atọka itọka ti awọn ohun elo itọka itọka giga ti ibile gẹgẹbi ohun alumọni ati germanium), ki sisanra iho opiti le de igba kan-igborun ti resonance. wefulenti. Ni akoko kanna, opitika resonator ti wa ni ifowopamọ lori ọkan-onisẹpo photonic gara, ati ki o kan aramada ti itanna induced akoyawo ni a ṣe akiyesi ni awọn opitika ibaraẹnisọrọ iye, eyi ti o jẹ nitori awọn idapọ ti awọn resonator pẹlu awọn Tamm plasmon ati awọn oniwe-iparun kikọlu. . Idahun iwoye ti ipa yii da lori sisanra ti resonator opitika ati pe o logan si iyipada ti atọka itọka ibaramu. Iṣẹ yii ṣii ọna tuntun fun riri ti iho opiti ultrathin, ilana imudani ohun elo insulator topological ati awọn ẹrọ optoelectronic.
Bi o han ni FIG. 1a ati 1b, opitika resonator wa ni o kun kq a bismuth telluride topological insulator ati fadaka nanofilms. Awọn nanofilms bismuth telluride ti a pese sile nipasẹ magnetron sputtering ni agbegbe nla ati filati to dara. Nigbati sisanra ti bismuth telluride ati awọn fiimu fadaka jẹ 42 nm ati 30 nm, lẹsẹsẹ, iho opiti n ṣe afihan gbigba resonance to lagbara ni ẹgbẹ ti 1100 ~ 1800 nm (Figure 1c). Nigbati awọn oniwadi ṣepọ iho opiti yii sori okuta garawa photonic ti a ṣe ti awọn akopọ yiyan ti Ta2O5 (182 nm) ati awọn fẹlẹfẹlẹ SiO2 (260 nm) (Ọpọlọpọ 1e), afonifoji gbigba ti o yatọ (Nọmba 1f) han nitosi isunmọ gbigba resonant atilẹba (~ 1550 nm), eyiti o jọra si ipa itusilẹ itanna ti a ṣe nipasẹ awọn eto atomiki.

Awọn ohun elo bismuth telluride jẹ ijuwe nipasẹ gbigbe microscopy elekitironi ati ellipsometry. EEYA. 2a-2c ṣe afihan awọn micrographs elekitironi gbigbe (awọn aworan ti o ga-giga) ati awọn ilana isọdi elekitironi ti a yan ti bismuth telluride nanofilms. O le rii lati inu nọmba naa pe awọn nanofilms bismuth telluride ti a pese silẹ jẹ awọn ohun elo polycrystalline, ati iṣalaye idagbasoke akọkọ jẹ (015) ọkọ ofurufu gara. Olusin 2d-2f ṣe afihan atọka ifasilẹ ti eka ti bismuth telluride ti a ṣewọn nipasẹ ellipsometer ati ipo dada ti o ni ibamu ati atọka itọsi eka ipinlẹ. Awọn abajade fihan pe olusọdipúpọ iparun ti ipo dada ti o tobi ju itọka itọka ni iwọn 230 ~ 1930 nm, ti o nfihan awọn abuda bi irin. Atọka ifasilẹ ti ara jẹ diẹ sii ju 6 nigbati iwọn gigun ba tobi ju 1385 nm, eyiti o ga julọ ju ti ohun alumọni, germanium ati awọn ohun elo itọka itọka giga ti aṣa miiran ni ẹgbẹ yii, eyiti o fi ipilẹ lelẹ fun igbaradi ti ultra -tinrin opitika resonators. Awọn oniwadi naa tọka si pe eyi ni iriri akọkọ ti a royin ti iho oju opiti insulator ti topological pẹlu sisanra ti awọn mewa ti awọn nanometers nikan ni ẹgbẹ ibaraẹnisọrọ opiti. Lẹ́yìn náà, ìfiwéra gbígba àti ìgbì ìgbóhùnsáfẹ́fẹ́ ti ihò ìpìlẹ̀ tínrin ní ìwọ̀n pẹ̀lú ìsanra ti bismuth telluride. Lakotan, ipa ti sisanra fiimu fadaka lori awọn iwoye akoyawo ti itanna ni bismuth telluride nanocavity/awọn ẹya okuta fọtoyiya ti ṣewadii.

Nipa ngbaradi nla agbegbe alapin fiimu ti bismuth telluride topological insulators, ati lilo awọn olekenka-ga refractive atọka ti Bismuth telluride ohun elo ni nitosi infurarẹẹdi iye, a planar opitika iho pẹlu kan sisanra ti nikan mewa ti nanometers ti wa ni gba. Iho opitika tinrin olekenka le mọ gbigba ina resonant daradara ni ẹgbẹ infurarẹẹdi nitosi, ati pe o ni iye ohun elo pataki ninu idagbasoke awọn ẹrọ optoelectronic ni ẹgbẹ ibaraẹnisọrọ opiti. Awọn sisanra ti bismuth telluride opitika iho jẹ laini si awọn resonant wefulenti, ati ki o jẹ kere ju ti o ti iru silikoni ati germanium opitika iho. Ni akoko kan naa, bismuth telluride opitika cavity ti wa ni ese pẹlu photonic gara lati se aseyori awọn anomalous opitika ipa iru si awọn electromagnetically induced akoyawo ti atomiki eto, eyi ti o pese titun kan ọna fun awọn julọ.Oniranran ilana ti microstructure. Iwadi yii ṣe ipa kan ni igbega iwadi ti awọn ohun elo insulator topological ni ilana ina ati awọn ẹrọ iṣẹ ṣiṣe opiti.