Ìbánisọ̀rọ̀ opitika, ohun èlò ìfọwọ́sowọ́pọ̀ opitika tó tinrin

Ìbánisọ̀rọ̀ opitika, ohun èlò ìfọwọ́sowọ́pọ̀ opitika tó tinrin
Àwọn ohun amúsọ̀rọ̀ ojú-ìwòye lè ṣe àgbékalẹ̀ àwọn ìgbì ìgbì ìmọ́lẹ̀ pàtó kan ní ààyè tí ó ní ààlà, wọ́n sì ní àwọn ohun èlò pàtàkì nínú ìbáṣepọ̀ ohun-ìtàn ìmọ́lẹ̀,ìbánisọ̀rọ̀ opitika, ìmọ́ran opitika, àti ìṣọ̀kan opitika. Ìtóbi resonator náà sinmi lórí àwọn ànímọ́ ohun èlò àti ìgbì ìṣiṣẹ́, fún àpẹẹrẹ, àwọn resonators silicon tí ń ṣiṣẹ́ nínú ìpele infurarẹẹdi tí ó sún mọ́ ara wọn sábà máa ń nílò àwọn ètò opitika ti ọgọ́rọ̀ọ̀rún nanometers àti jù bẹ́ẹ̀ lọ. Ní àwọn ọdún àìpẹ́ yìí, àwọn resonators opitika planar tín-tín ti fa àfiyèsí púpọ̀ nítorí àwọn lílò wọn nínú àwọ̀ ìṣètò, àwòrán holographic, ìlànà pápá ìmọ́lẹ̀ àti àwọn ẹ̀rọ optoelectronic. Bí a ṣe lè dín sisanra àwọn resonators planar kù jẹ́ ọ̀kan lára ​​àwọn ìṣòro tí àwọn olùwádìí ń dojúkọ.
Yàtọ̀ sí àwọn ohun èlò semiconductor ìbílẹ̀, àwọn insulators topological 3D (bíi bismuth telluride, antimony telluride, bismuth selenide, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ) jẹ́ àwọn ohun èlò ìwífún tuntun pẹ̀lú àwọn ipò ojú irin tí a dáàbò bo lórí topological àti àwọn ipò insulators. A dáàbò bo ipò ojú ilẹ̀ nípasẹ̀ ìbáramu ti ìyípadà àkókò, àti pé àwọn elekitironi rẹ̀ kò túká nípasẹ̀ àwọn ohun àìmọ́-magnetic, èyí tí ó ní àwọn àǹfààní ìlò pàtàkì nínú ìṣiṣẹ́ quantum computation àti àwọn ẹ̀rọ spintronic tí agbára wọn kéré. Ní àkókò kan náà, àwọn ohun èlò insulators topological tún fi àwọn ànímọ́ opitika tí ó tayọ hàn, bíi àtọ́ka refractive gíga, ńlá aláìláàlà.ohun èlò ìrísí ojúiye-ipin, ibiti o ti n ṣiṣẹ jakejado, iyipada, isọdọkan irọrun, ati bẹbẹ lọ, eyiti o pese ipilẹ tuntun fun imuse ilana ina atiawọn ẹrọ itanna optoelectronic.
Ẹgbẹ́ ìwádìí kan ní orílẹ̀-èdè China ti dámọ̀ràn ọ̀nà kan fún ṣíṣe àwọn ohun èlò ìró ohùn aláwọ̀ dúdú tín-tín nípa lílo àwọn ohun èlò ìró ohùn aláwọ̀ dúdú tín-tín bísmuth telluride tí ó ń dàgbà ní agbègbè ńlá. Ihò ojú náà fi àwọn ànímọ́ ìfàmọ́ra ìró ohùn hàn kedere nínú ìpele infurarẹẹdi tí ó sún mọ́ infurarẹẹdi. Bismuth telluride ní àtọ́ka ìró ohùn gíga tí ó ju 6 lọ nínú ìpele ìbánisọ̀rọ̀ optical (tí ó ga ju àtọ́ka ìró ohùn aláwọ̀ dúdú ti àwọn ohun èlò ìró ohùn gíga bíi silicon àti germanium lọ), kí ìwọ̀n ihò ojú náà lè dé ogún ìgbì resonation. Ní àkókò kan náà, a gbé ohun èlò ìró ohùn aláwọ̀ dúdú sórí kristali photonic oníwọ̀n kan, a sì rí ipa ìfarahàn tuntun tí ó fa ìmọ́lẹ̀ nínú ìpele ìbánisọ̀rọ̀ optical, èyí tí ó jẹ́ nítorí ìsopọ̀ resonator pẹ̀lú Tamm plasmon àti ìdènà ìparun rẹ̀. Ìdáhùn ìró ohùn ti ipa yìí sinmi lórí sísanra resonator optical ó sì lágbára sí ìyípadà ti àtọ́ka ìró ohùn aláwọ̀ dúdú. Iṣẹ́ yìí ṣí ọ̀nà tuntun sílẹ̀ fún ìmúṣẹ ihò ojú dúdú tín-tín, ìlànà ìró ohùn aláwọ̀ dúdú àti àwọn ẹ̀rọ optor.
Gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn ní Àwòrán 1a àti 1b, ohun èlò ìfàmọ́ra ojú-ìwòye jẹ́ pàtàkì láti inú insulator topological bismuth telluride àti àwọn nanofilms fàdákà. Àwọn nanofilms bismuth telluride tí magnetron sputtering pèsè ní agbègbè ńlá àti ìtẹ́jú tó dára. Nígbà tí sísanra àwọn fíìmù bismuth telluride àti fàdákà bá jẹ́ 42 nm àti 30 nm, lẹ́sẹẹsẹ, ihò ojú-ìwòye náà ń fi agbára ìfàmọ́ra ojú-ìwòye hàn nínú ìpele 1100~1800 nm (Àwòrán 1c). Nígbà tí àwọn olùwádìí so ihò ojú-ìwòye yìí pọ̀ mọ́ kristali photonic tí a fi àwọn ìdìpọ̀ Ta2O5 (182 nm) àti SiO2 (260 nm) ṣe (Àwòrán 1e), àfonífojì ìfàmọ́ra tí ó yàtọ̀ (Àwòrán 1f) farahàn nítòsí òkè ìfàmọ́ra ojú-ìwòye ìṣàn (~1550 nm), èyí tí ó jọ ipa ìfihàn tí a fi ẹ̀rọ itanna ṣe tí àwọn ètò atomiki ń mú jáde.

A ṣe àfihàn ohun èlò bismuth telluride pẹ̀lú ìṣàfihàn electron transmission microscopy àti ellipsometry. Àwòrán 2a-2c fi àwọn micrographs transmission electron (àwọn àwòrán gíga) àti àwọn àpẹẹrẹ electron diffraction ti àwọn bismuth telluride nanofilms hàn. A lè rí i láti inú àwòrán náà pé àwọn bismuth telluride nanofilms tí a pèsè sílẹ̀ jẹ́ àwọn ohun èlò polycrystalline, àti ìtọ́sọ́nà ìdàgbàsókè pàtàkì ni (015) crystal plane. Àwòrán 2d-2f fi àtọ́ka refractive complex ti bismuth telluride tí a wọ̀n pẹ̀lú ellipsometer àti àtọ́ka refractive dada tí a fi sí ipò àti ìpele ìpele hàn. Àwọn àbájáde náà fihàn pé ìpele ìparun ti ìpele dada tóbi ju àtọ́ka refractive lọ ní ìwọ̀n 230~1930 nm, èyí tí ó fi àwọn ànímọ́ bí irin hàn. Àmì ìfàmọ́ra ara ju 6 lọ nígbà tí ìgbì omi bá ju 1385 nm lọ, èyí tí ó ga ju ti silicon, germanium àti àwọn ohun èlò ìtọ́ka gíga onígbàlódé mìíràn nínú ìpele yìí lọ, èyí tí ó fi ìpìlẹ̀ lélẹ̀ fún ìmúrasílẹ̀ àwọn ohun amúsọ̀rọ̀ optical tín-tí ...

Nípa ṣíṣètò àwọn fíìmù onípele tín-tín tóbi tí ó ní àwọn ohun èlò ìdènà topological bismuth telluride, àti lílo àǹfààní àtọ́ka ìfàmọ́ra gíga ti àwọn ohun èlò Bismuth telluride nínú ìpele infurarẹẹdi tó sún mọ́, a gba ihò opitika planar kan pẹ̀lú sisanra ti mẹ́wàá péré ti nanometers. Ihò opitika tó tẹ́ẹ́rẹ́ lè mú kí ìmọ́lẹ̀ tó ń tàn yanran nínú ìpele infurarẹẹdi tó sún mọ́ ọn, ó sì ní ìníyelórí lílò pàtàkì nínú ìdàgbàsókè àwọn ẹ̀rọ optoelectronic nínú ìpele ìbánisọ̀rọ̀ opitika. Ìwọ̀n ihò opitika bismuth telluride jẹ́ ìlà sí ìwọ̀n ìgbì resonant, ó sì kéré ju ti ihò opitika silicon àti germanium tó jọra lọ. Ní àkókò kan náà, a fi ihò opitika bismuth telluride pọ̀ mọ́ kristali photonic láti ṣe àṣeyọrí ipa opitika aláìlẹ́gbẹ́ tó jọ ti ìfihàn ẹ̀rọ atomiki tó fa ìtànṣán, èyí tó ń pèsè ọ̀nà tuntun fún ìṣàkóso ìrísí microstructure. Ìwádìí yìí kó ipa kan nínú gbígbé ìwádìí àwọn ohun èlò ìdènà topological kalẹ̀ nínú ìlànà ìmọ́lẹ̀ àti àwọn ẹ̀rọ iṣẹ́ opitika.