فرقة الاتصال البصرية ، مرنان بصري فائق الرقيق

فرقة الاتصال البصرية ، مرنان بصري فائق الرقيق
يمكن لرسومات المرنان البصري توطين أطوال موجية محددة من موجات الضوء في مساحة محدودة ، ولديها تطبيقات مهمة في تفاعل الخفيفة ،التواصل البصريوالاستشعار البصري والتكامل البصري. يعتمد حجم الرنان بشكل أساسي على خصائص المواد وطول الموجة العاملة ، على سبيل المثال ، عادة ما تتطلب مرنان السيليكون العاملة في النطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة هياكل بصرية لمئات من أجهزة قياس النانومتر وما فوق. في السنوات الأخيرة ، اجتذبت الرنانات البصرية المستوية الفائقة الاهتمام بسبب تطبيقاتها المحتملة في اللون الهيكلي والتصوير المجسم وتنظيم المجال الخفيف والأجهزة الإلكترونية الضوئية. كيفية تقليل سمك الرنانات المستوية هي واحدة من المشاكل الصعبة التي يواجهها الباحثون.
تختلف عن مواد أشباه الموصلات التقليدية ، العوازل الطوبولوجية ثلاثية الأبعاد (مثل البزموت تيلورايد ، تيلورايد أنتيمون ، بسموث سيلينيد ، إلخ) هي مواد معلومات جديدة مع حالات سطح معدنية محمية من الناحية الطوبولوجية وحالات العازل. يتم حماية الحالة السطحية من خلال تناظر انعكاس الوقت ، ولا تنتشر إلكتروناتها عن طريق الشوائب غير المغناطيسية ، والتي لديها آفاق مهمة في الحوسبة الكمية منخفضة الطاقة والأجهزة الدورانية. في الوقت نفسه ، تظهر مواد العازل الطوبولوجي أيضًا خصائص بصرية ممتازة ، مثل مؤشر الانكسار العالي ، غير الخطية الكبيرةبصريمعامل ، نطاق طيف عمل واسع ، توليه ، تكامل سهل ، وما إلى ذلك ، والذي يوفر منصة جديدة لتحقيق تنظيم الضوء والأجهزة الإلكترونية الضوئية.
اقترح فريق أبحاث في الصين طريقة لتصنيع الرنانات البصرية الرفيعة فائقة باستخدام مساحات كبيرة بسمث تيلورايد العازل النانوي. يظهر التجويف البصري خصائص امتصاص الرنين الواضحة في النطاق القريب من الأشعة تحت الحمراء. يحتوي Bismuth Telluride على مؤشر انكساري مرتفع للغاية لأكثر من 6 في نطاق الاتصال البصري (أعلى من مؤشر الانكسار لمواد مؤشر الانكسار العالي التقليدية مثل السيليكون والجرمانيوم) ، بحيث يمكن أن يصل سمك التجويف البصري إلى فترة طويلة من الطول الموجي للرنين. في الوقت نفسه ، يتم ترسيب الرنان البصري على بلورة ضوئية أحادية البعد ، ويتم ملاحظة تأثير شفافية كهرومغناطيسي جديد في نطاق الاتصال البصري ، والذي يرجع إلى اقتران الرنان مع البلازمون tammon وتداخله المدمر. تعتمد الاستجابة الطيفية لهذا التأثير على سمك الرنان البصري وهي قوية لتغيير مؤشر الانكسار المحيط. يفتح هذا العمل طريقة جديدة لتحقيق التجويف الضوئي الفائق ، وتنظيم طيف المواد العازلة الطوبولوجية والأجهزة الإلكترونية الضوئية.
كما هو مبين في الشكل. 1A و 1B ، يتكون الرنان البصري بشكل أساسي من عازل طوبولوجي لسمث بزمت ويلد نانوفيلم فضية. تتمتع بسموت تيلورايد بالألم النانوي الذي أعدته الثرثان المغنطيسي مساحة كبيرة وتسطيح جيد. عندما يكون سماكة Bismuth Telluride والأفلام الفضية 42 نانومتر و 30 نانومتر ، على التوالي ، يظهر التجويف البصري امتصاصًا قويًا للرنين في نطاق 1100 ~ 1800 نانومتر (الشكل 1C). عندما دمج الباحثون هذا التجويف البصري على بلورة ضوئية مصنوعة من مداخن متناوبة من الطبقات Ta2O5 (182 نانومتر) و SiO2 (260 نانومتر) (الشكل 1E) ، ظهر وادي امتصاص متميز (الشكل 1F) بالقرب من تأثير التظاهر الأثري على النظم المنتجة.

تميزت مادة بسموت تيلورايد بمجهر الإلكترون الإلكترون وقياس الإهليلجي. تين. يوضح 2A-2C الصور المجهرية للإلكترون ناقل الحركة (صور عالية الدقة) وأنماط حيود الإلكترون المختارة من الألم النانوي بسموث تيلورايد. يمكن أن نرى من الشكل أن الميلات النانوية البزموت التي تيلورايد المعدة هي مواد متعددة الكريستالات ، وأن اتجاه النمو الرئيسي هو (015) مستوى بلوري. يوضح الشكل 2D-2F مؤشر الانكسار المعقد لتيلورايد البزموت المقاس بواسطة مقياس الإخضاع ومؤشر حالة السطح المجهز ومؤشر الانكسار المعقد. أظهرت النتائج أن معامل الانقراض لحالة السطح أكبر من مؤشر الانكسار في حدود 230 إلى 1930 نانومتر ، مما يدل على خصائص تشبه المعادن. يكون مؤشر الانكسار للجسم أكثر من 6 عندما يكون الطول الموجي أكبر من 1385 نانومتر ، وهو أعلى بكثير من تلك الموجودة في السيليكون والجرمانيوم وغيرها من مواد الفهرس التقليدية عالية الانفقاق في هذا النطاق ، والتي تضع أساسًا لإعداد الرنين البصري الفائق. يشير الباحثون إلى أن هذا هو أول إدراك تم الإبلاغ عنه لتجويف بصري عازل طوبولوجي مع سماكة عشرات النانومتر فقط في نطاق الاتصال البصري. بعد ذلك ، تم قياس طيف الامتصاص والطول الموجي للرنين للتجويف الضوئي الفائق مع سماكة بسموث تيلورايد. أخيرًا ، يتم التحقيق في تأثير سمك الفيلم الفضي على أطياف الشفافية التي يسببها الكهرومغناطيسي

من خلال إعداد أفلام كبيرة مسطحة رقيقة من عوازل البزموت تيلورايد الطوبولوجية ، والاستفادة من مؤشر الانكسار العالي الفائق لمواد تيلورايد البزموت في النطاق القريب من الأشعة تحت الحمراء ، يتم الحصول على تجويف بصري مستوي مع سمك فقط من عشرات النانومتر. يمكن للتجويف الضوئي الرفيع أن يدرك امتصاص ضوء الرنين الفعال في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة ، وله قيمة تطبيق مهمة في تطوير الأجهزة الإلكترونية البصرية في نطاق الاتصال البصري. سماكة التجويف البصري البزموت تيلورايد خطي لطول الموجة الرنين ، وهو أصغر من تجويف السيليكون والجرمانيوم البصري المماثل. في الوقت نفسه ، تم دمج التجويف البصري بسموث تيلورايد مع البلورة الضوئية لتحقيق التأثير البصري الشاذ مما يشبه الشفافية الناجمة عن الجهاز الذري ، والتي توفر طريقة جديدة لتنظيم الطيف للبنية الدقيقة. تلعب هذه الدراسة دورًا معينًا في تعزيز بحث مواد العازل الطوبولوجي في تنظيم الضوء والأجهزة الوظيفية البصرية.