ແຖບການສື່ສານທາງ optical, ultra-thin optical resonator
ແສງສະທ້ອນແສງສາມາດແປຄວາມຍາວຄື້ນສະເພາະຂອງຄື້ນແສງຢູ່ໃນພື້ນທີ່ຈໍາກັດ, ແລະມີຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ສໍາຄັນໃນການໂຕ້ຕອບຂອງແສງສະຫວ່າງ,ການສື່ສານທາງ optical, optical sensing , ແລະ optical integration . ຂະຫນາດຂອງ resonator ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຂຶ້ນກັບຄຸນລັກສະນະວັດສະດຸແລະຄວາມຍາວຂອງຄື້ນໃນການດໍາເນີນງານ, ສໍາລັບການຍົກຕົວຢ່າງ, ຊິລິໂຄນ resonators ປະຕິບັດງານຢູ່ໃນແຖບ infrared ໃກ້, ປົກກະຕິແລ້ວຕ້ອງການໂຄງສ້າງ optical ຫຼາຍຮ້ອຍ nanometers ແລະຂ້າງເທິງ. ໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້, ເຄື່ອງສະທ້ອນແສງແບບແຜນບາງ ultra-thin ໄດ້ດຶງດູດຄວາມສົນໃຈຫຼາຍອັນເນື່ອງມາຈາກຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ມີທ່າແຮງຂອງພວກເຂົາໃນສີໂຄງສ້າງ, ການຖ່າຍຮູບ holographic, ລະບຽບພາກສະຫນາມແສງສະຫວ່າງແລະອຸປະກອນ optoelectronic. ວິທີການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຫນາຂອງ resonators planar ແມ່ນຫນຶ່ງໃນບັນຫາທີ່ຫຍຸ້ງຍາກທີ່ນັກຄົ້ນຄວ້າປະເຊີນ.
ແຕກຕ່າງຈາກວັດສະດຸ semiconductor ແບບດັ້ງເດີມ, insulators topological 3D (ເຊັ່ນ: bismuth telluride, antimony telluride, bismuth selenide, ແລະອື່ນໆ) ແມ່ນວັດສະດຸຂໍ້ມູນໃຫມ່ທີ່ມີດ້ານເທິງຂອງໂລຫະທີ່ມີການປົກປ້ອງດ້ານເທິງແລະສະຖານະ insulator. ສະຖານະຂອງພື້ນຜິວໄດ້ຖືກປົກປ້ອງໂດຍ symmetry ຂອງ inversion ເວລາ, ແລະເອເລັກໂຕຣນິກຂອງມັນບໍ່ໄດ້ກະແຈກກະຈາຍໂດຍ impurities ທີ່ບໍ່ແມ່ນແມ່ເຫຼັກ, ເຊິ່ງມີຄວາມສົດໃສດ້ານຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ສໍາຄັນໃນອຸປະກອນຄອມພິວເຕີ quantum ພະລັງງານຕ່ໍາແລະ spintronic. ໃນເວລາດຽວກັນ, ວັດສະດຸ insulator topological ຍັງສະແດງໃຫ້ເຫັນຄຸນສົມບັດ optical ທີ່ດີເລີດ, ເຊັ່ນ: ດັດຊະນີ refractive ສູງ, ຂະຫນາດໃຫຍ່ nonlinear.opticalຄ່າສໍາປະສິດ, ຂອບເຂດການເຮັດວຽກກວ້າງ, tunability, ການເຊື່ອມໂຍງງ່າຍ, ແລະອື່ນໆ, ເຊິ່ງສະຫນອງເວທີໃຫມ່ສໍາລັບການ realization ຂອງລະບຽບແສງສະຫວ່າງແລະ.ອຸປະກອນ optoelectronic.
ທີມງານຄົ້ນຄ້ວາໃນປະເທດຈີນໄດ້ສະເຫນີວິທີການສໍາລັບການ fabrication ຂອງ resonators optical ບາງ ultra-thin ໂດຍການນໍາໃຊ້ພື້ນທີ່ຂະຫນາດໃຫຍ່ການຂະຫຍາຍຕົວ bismuth telluride topological insulator nanofilms. ຊ່ອງສຽບ optical ສະແດງໃຫ້ເຫັນລັກສະນະການດູດຊຶມ resonance ຊັດເຈນຢູ່ໃນແຖບ infrared ໃກ້. Bismuth telluride ມີດັດຊະນີ refractive ສູງຫຼາຍຫຼາຍກ່ວາ 6 ໃນແຖບການສື່ສານ optical (ສູງກວ່າດັດຊະນີ refractive ຂອງວັດສະດຸດັດຊະນີ refractive ສູງແບບດັ້ງເດີມເຊັ່ນຊິລິຄອນແລະ germanium), ດັ່ງນັ້ນຄວາມຫນາຂອງຊ່ອງ optical ສາມາດບັນລຸຫນຶ່ງສ່ວນສິບຂອງ resonance. ຄວາມຍາວຄື້ນ. ໃນເວລາດຽວກັນ, optical resonator ຖືກຝາກໄວ້ໃນໄປເຊຍກັນ photonic ຫນຶ່ງມິຕິລະດັບ, ແລະຜົນກະທົບຄວາມໂປ່ງໃສ induced electromagnetic Novell ໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນຢູ່ໃນແຖບການສື່ສານ optical, ເຊິ່ງແມ່ນຍ້ອນການ coupling ຂອງ resonator ກັບ Tamm plasmon ແລະການລົບກວນການທໍາລາຍຂອງມັນ. . ການຕອບສະຫນອງ spectral ຂອງຜົນກະທົບນີ້ແມ່ນຂຶ້ນກັບຄວາມຫນາຂອງ resonator optical ແລະມີຄວາມເຂັ້ມແຂງຕໍ່ກັບການປ່ຽນແປງຂອງດັດຊະນີ refractive ambient. ວຽກງານນີ້ເປີດວິທີການໃຫມ່ສໍາລັບການ realization ຂອງຢູ່ຕາມໂກນ optical ultrathin, topological insulator material spectrum regulation ແລະອຸປະກອນ optoelectronic.
ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ. 1a ແລະ 1b, optical resonator ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນປະກອບດ້ວຍ bismuth telluride topological insulator ແລະ nanofilms ເງິນ. nanofilms bismuth telluride ທີ່ກະກຽມໂດຍ magnetron sputtering ມີພື້ນທີ່ຂະຫນາດໃຫຍ່ແລະຄວາມຮາບພຽງທີ່ດີ. ເມື່ອຄວາມຫນາຂອງ bismuth telluride ແລະຮູບເງົາເງິນແມ່ນ 42 nm ແລະ 30 nm, ຕາມລໍາດັບ, ຊ່ອງ optical ສະແດງໃຫ້ເຫັນການດູດຊຶມ resonance ທີ່ເຂັ້ມແຂງໃນແຖບຂອງ 1100 ~ 1800 nm (ຮູບ 1c). ໃນເວລາທີ່ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ປະສົມປະສານຊ່ອງ optical ນີ້ໃສ່ໄປເຊຍກັນ photonic ທີ່ເຮັດດ້ວຍ stacks ຈັບສະຫຼັບຂອງຊັ້ນ Ta2O5 (182 nm) ແລະ SiO2 (260 nm) (ຮູບ 1e), ຮ່ອມພູການດູດຊຶມທີ່ແຕກຕ່າງກັນ (ຮູບ 1f) ປາກົດຢູ່ໃກ້ກັບຈຸດສູງສຸດຂອງການດູດຊຶມ resonant ຕົ້ນສະບັບ (~ 1550 nm), ເຊິ່ງຄ້າຍຄືກັນກັບຜົນກະທົບຄວາມໂປ່ງໃສ induced ໄຟຟ້າທີ່ຜະລິດໂດຍລະບົບປະລໍາມະນູ.
ວັດສະດຸ bismuth telluride ມີລັກສະນະໂດຍການສົ່ງຜ່ານກ້ອງຈຸລະທັດອີເລັກໂທຣນິກ ແລະ ellipsometry. ຮູບ. 2a-2c ສະແດງໃຫ້ເຫັນຈຸລະພາກເອເລັກໂຕຣນິກການສົ່ງ (ຮູບພາບຄວາມລະອຽດສູງ) ແລະຮູບແບບການກະຈາຍເອເລັກໂຕຣນິກການຄັດເລືອກຂອງ nanofilms bismuth telluride. ມັນສາມາດເຫັນໄດ້ຈາກຕົວເລກວ່າ nanofilms bismuth telluride ທີ່ກຽມໄວ້ແມ່ນວັດສະດຸ polycrystalline, ແລະທິດທາງການຂະຫຍາຍຕົວຕົ້ນຕໍແມ່ນ (015) ຍົນໄປເຊຍກັນ. ຮູບທີ 2d-2f ສະແດງໃຫ້ເຫັນດັດຊະນີສະທ້ອນແສງທີ່ຊັບຊ້ອນຂອງ bismuth telluride ວັດແທກໂດຍ ellipsometer ແລະສະພາບຂອງພື້ນຜິວທີ່ພໍດີ ແລະ ດັດຊະນີສະທ້ອນແສງສະຫຼັບຊັບຊ້ອນຂອງລັດ. ຜົນໄດ້ຮັບສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຄ່າສໍາປະສິດສູນພັນຂອງສະພາບຫນ້າດິນແມ່ນຫຼາຍກ່ວາດັດຊະນີ refractive ໃນລະດັບ 230 ~ 1930 nm, ສະແດງໃຫ້ເຫັນລັກສະນະຄ້າຍຄືໂລຫະ. ດັດຊະນີສະທ້ອນແສງຂອງຮ່າງກາຍແມ່ນຫຼາຍກ່ວາ 6 ເມື່ອຄວາມຍາວຂອງຄື້ນແມ່ນສູງກວ່າ 1385 nm, ເຊິ່ງສູງກວ່າຊິລິໂຄນ, germanium ແລະວັດສະດຸດັດສະນີການສະທ້ອນສູງແບບດັ້ງເດີມອື່ນໆໃນແຖບນີ້, ເຊິ່ງວາງພື້ນຖານສໍາລັບການກະກຽມ ultra. - ແສງສະທ້ອນແສງບາງໆ. ນັກຄົ້ນຄວ້າຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່ານີ້ແມ່ນການລາຍງານຕົວຈິງຄັ້ງທໍາອິດຂອງຊ່ອງສຽບ optical insulator topological ທີ່ມີຄວາມຫນາພຽງແຕ່ສິບ nanometers ໃນແຖບການສື່ສານ optical. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ຂອບເຂດການດູດຊຶມແລະຄວາມຍາວຂອງຄື້ນສະທ້ອນຂອງຊ່ອງ optical ບາງໆໄດ້ຖືກວັດແທກດ້ວຍຄວາມຫນາຂອງ bismuth telluride. ສຸດທ້າຍ, ຜົນກະທົບຂອງຄວາມຫນາຂອງຟິມເງິນກ່ຽວກັບຄວາມໂປ່ງໃສທີ່ກະຕຸ້ນດ້ວຍແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າໃນ bismuth telluride nanocavity/photonic crystal structures ໄດ້ຖືກສືບສວນ.
ໂດຍການກະກຽມພື້ນທີ່ຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງແຜ່ນບາງໆຂອງ bismuth telluride insulators topological, ແລະການນໍາໃຊ້ປະໂຫຍດຂອງດັດຊະນີ refractive ສູງຂອງວັດສະດຸ Bismuth telluride ຢູ່ໃກ້ກັບແຖບ infrared, ເປັນຢູ່ຕາມໂກນ optical planar ທີ່ມີຄວາມຫນາພຽງແຕ່ສິບ nanometers ໄດ້. ຊ່ອງ optical ບາງໆສາມາດຮັບຮູ້ການດູດຊຶມແສງສະຫວ່າງ resonant ປະສິດທິພາບໃນແຖບ infrared ໃກ້, ແລະມີມູນຄ່າຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ສໍາຄັນໃນການພັດທະນາອຸປະກອນ optoelectronic ໃນແຖບການສື່ສານ optical. ຄວາມຫນາຂອງຊ່ອງ optical bismuth telluride ແມ່ນເສັ້ນກົງກັບຄວາມຍາວຄື່ນ resonant, ແລະມີຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າຂອງ silicon ແລະຊ່ອງ optical germanium ທີ່ຄ້າຍຄືກັນ. ໃນເວລາດຽວກັນ, bismuth telluride optical ຢູ່ຕາມໂກນແມ່ນປະສົມປະສານກັບໄປເຊຍກັນ photonic ເພື່ອບັນລຸຜົນກະທົບ optical ຜິດປົກກະຕິທີ່ຄ້າຍຄືກັນກັບຄວາມໂປ່ງໃສ induced ໄຟຟ້າຂອງລະບົບປະລໍາມະນູ, ເຊິ່ງສະຫນອງວິທີການໃຫມ່ສໍາລັບລະບຽບການ spectrum ຂອງຈຸລະພາກ. ການສຶກສານີ້ມີບົດບາດສະເພາະໃດຫນຶ່ງໃນການສົ່ງເສີມການຄົ້ນຄວ້າຂອງວັດສະດຸ insulator topological ໃນລະບຽບການແສງສະຫວ່າງແລະອຸປະກອນທີ່ເປັນປະໂຫຍດ optical.
ເວລາປະກາດ: ກັນຍາ-30-2024