Optesch Kommunikatioun Band, ultra-dënn opteschen resonator

Optesch Kommunikatioun Band, ultra-dënn opteschen resonator
Optesch Resonatore kënne spezifesch Wellelängte vu Liichtwellen an engem limitéierten Raum lokaliséieren, an hu wichteg Uwendungen a Liicht-Matière Interaktioun,optesch Kommunikatioun, optesch Sensing an optesch Integratioun. D'Gréisst vum Resonator hänkt haaptsächlech vun de Materialeigenschaften an der Operatiounswellelängt of, zum Beispill Siliziumresonatoren, déi an der noer Infraroutband operéieren, erfuerderen normalerweis optesch Strukture vun Honnerte vun Nanometer a méi héich. An de leschte Joeren hunn ultra-dënn planar optesch Resonatoren vill Opmierksamkeet ugezunn wéinst hire potenziellen Uwendungen a strukturell Faarf, holographesch Imaging, Liichtfeldreguléierung an optoelektroneschen Apparater. Wéi d'Dicke vun de Planaresonatoren ze reduzéieren ass ee vun de schwieregen Probleemer mat Fuerscher.
Verschidde vun traditionelle Hallefleitmaterialien, 3D topologesch Isolatoren (wéi Bismuttellurid, Antimontellurid, Bismutselenid, asw.) sinn nei Informatiounsmaterialien mat topologesch geschützte Metalloberflächenzoustand an Isolatorzoustand. Den Uewerflächenzoustand ass geschützt duerch d'Symmetrie vun der Zäitinversioun, a seng Elektronen ginn net duerch net-magnetesch Gëftstoffer verspreet, wat wichteg Applikatiounsperspektiven am Low-Power Quantecomputer a Spintronic Apparater huet. Zur selwechter Zäit weisen topologesch Isoléiermaterialien och exzellent optesch Eegeschaften, sou wéi héije Brechungsindex, grouss netlinearopteschKoeffizient, breet Aarbechtsspektrum, Tunabilitéit, einfach Integratioun, asw., déi eng nei Plattform fir d'Realiséierung vu Liichtreguléierung anoptoelektronesch Apparater.
E Fuerschungsteam a China huet eng Method fir d'Fabrikatioun vun ultra-dënnen opteschen Resonatoren proposéiert andeems se grouss Fläch wuessend Bismut Tellurid topologesch Isolator Nanofilme benotzen. Déi optesch Kavitéit weist offensichtlech Resonanzabsorptiounseigenschaften an der noer Infraroutband. Bismuth Telluride huet e ganz héije Brechungsindex vu méi wéi 6 an der optescher Kommunikatiounsband (méi héich wéi de Brechungsindex vun traditionellen Héichbriechungsindexmaterialien wéi Silizium a Germanium), sou datt d'optesch Kavitéitsdicke en zwanzegste vun der Resonanz erreechen kann. Wellelängt. Zur selwechter Zäit gëtt den opteschen Resonator op engem eendimensionalen photonesche Kristall deposéiert, an an der optescher Kommunikatiounsband gëtt en neien elektromagnetesch induzéierten Transparenzeffekt beobachtet, wat duerch d'Kopplung vum Resonator mam Tamm-Plamon a seng zerstéierend Interferenz ass. . D'Spektralreaktioun vun dësem Effekt hänkt vun der Dicke vum optesche Resonator of an ass robust fir d'Verännerung vum Ambientbriechungsindex. Dës Aarbecht mécht en neie Wee op fir d'Realiséierung vun ultradënnen opteschen Kavitéit, topologeschen Isolatormaterial Spektrumreguléierung an optoelektroneschen Apparater.
Wéi an Fig. 1a an 1b, ass den opteschen Resonator haaptsächlech aus engem Bismut Telluride topologeschen Isolator a Sëlwer Nanofilmen zesummegesat. D'Bismuth Tellurid Nanofilme virbereet duerch Magnetronsputteren hu grouss Fläch a gutt Flaachheet. Wann d'Dicke vum Bismut Tellurid a Sëlwer Filmer 42 nm an 30 nm respektiv ass, weist d'optesch Kavitéit staark Resonanzabsorptioun an der Band vun 1100 ~ 1800 nm (Figure 1c). Wann d'Fuerscher dës optesch Kavitéit op e photonesche Kristall integréiert hunn aus alternéierend Stäck vun Ta2O5 (182 nm) a SiO2 (260 nm) Schichten (Figure 1e), erschéngt e markanten Absorptiounsdall (Figur 1f) no bei der ursprénglecher Resonanzabsorptiounspëtz (~ 1550 nm), wat ähnlech ass wéi den elektromagnetesch induzéierten Transparenzeffekt, deen duerch Atomsystemer produzéiert gëtt.

D'Bismuth Telluride Material war duerch Transmissioun Elektronen microscopy an Ellipsometrie charakteriséiert. FIG. 2a-2c weist Transmissiounselektronenmikrographen (Héichopléisende Biller) a gewielte Elektronendiffraktiounsmuster vu Bismut Tellurid Nanofilmen. Et kann aus der Figur gesi ginn datt d'preparéiert Bismut Tellurid Nanofilme polykristallin Materialien sinn, an d'Haaptwachstumsorientéierung ass (015) Kristallfläch. Figur 2d-2f weist de komplexe refractive Index vun Bismut Telluride vun Ellipsometer gemooss an der ugepasst Uewerfläch Staat a Staat komplex refractive Index. D'Resultater weisen datt den Ausstierwenskoeffizient vum Uewerflächenzoustand méi grouss ass wéi de Brechungsindex am Beräich vun 230 ~ 1930 nm, wat metallähnlech Charakteristiken weist. De Brechungsindex vum Kierper ass méi wéi 6 wann d'Wellelängt méi wéi 1385 nm ass, wat vill méi héich ass wéi dee vu Silizium, Germanium an aner traditionell High-Refraktiounsindexmaterialien an dëser Band, déi e Grondlag fir d'Virbereedung vun Ultra leet. -dënn opteschen resonators. D'Fuerscher weisen drop hin, datt dëst déi éischt gemellt Realisatioun vun engem topologeschen Isolator planar opteschen Kavitéit mat enger Dicke vun nëmmen Zénger Nanometer an der optescher Kommunikatiounsband ass. Duerno goufen d'Absorptiounsspektrum an d'Resonanzwellelängt vum ultra-dënnen optesche Kavitéit mat der Dicke vu Bismuttellurid gemooss. Schlussendlech gëtt den Effekt vun der Sëlwerfilmdicke op elektromagnetesch induzéiert Transparenzspektre a Bismut Tellurid Nanokavitet / Photonesche Kristallstrukturen ënnersicht.

Andeems Dir grouss Fläch flaach dënn Filmer vu Bismut-Tellurid-topologesch Isolatoren virbereet, a vum ultra-héigen Brechungsindex vu Bismuth-Telluridmaterialien an der noer Infraroutband profitéiert, gëtt e planar opteschen Huelraum mat enger Dicke vun nëmmen Zénger Nanometer kritt. Déi ultra-dënn optesch Kavitéit kann effizient Resonanzlichtabsorption an der noer Infraroutband realiséieren, an huet e wichtege Applikatiounswäert an der Entwécklung vun optoelektroneschen Apparater an der optescher Kommunikatiounsband. D'Dicke vum Bismut Tellurid opteschen Huelraum ass linear zu der Resonanzwellelängt, an ass méi kleng wéi déi vun ähnlechen Silizium a Germanium opteschen Kavitéit. Zur selwechter Zäit ass Bismut Tellurid optesch Kavitéit mat photonesche Kristall integréiert fir den anomalen opteschen Effekt ähnlech wéi déi elektromagnetesch induzéiert Transparenz vum Atomsystem z'erreechen, wat eng nei Method fir d'Spektrumreguléierung vun der Mikrostruktur ubitt. Dës Etude spillt eng gewësse Roll bei der Promotioun vun der Fuerschung vun topologeschen Isoléiermaterialien an der Liichtreguléierung an opteschen funktionnellen Apparater.