باند ارتباطی نوری ، طنین انداز نوری فوق العاده نازک

باند ارتباطی نوری ، طنین انداز نوری فوق العاده نازک
طنین اندازهای نوری می توانند طول موج خاصی از امواج نوری را در یک فضای محدود بومی سازی کنند و کاربردهای مهمی در تعامل با نور نور داشته باشند ،ارتباط نوری، سنجش نوری و ادغام نوری. اندازه تشدید کننده عمدتاً به خصوصیات مواد و طول موج عملیاتی بستگی دارد ، به عنوان مثال ، تشدید کننده های سیلیکون که در باند مادون قرمز نزدیک کار می کنند ، معمولاً به ساختارهای نوری صدها نانومتر و بالاتر نیاز دارند. در سالهای اخیر ، طنین اندازهای نوری فوق العاده نازک به دلیل کاربردهای احتمالی آنها در رنگ ساختاری ، تصویربرداری هولوگرافی ، تنظیم میدان نوری و دستگاههای نوری ، توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. نحوه کاهش ضخامت تشدید کننده های مسطح یکی از مشکلات دشوار محققان است.
متفاوت از مواد نیمه هادی سنتی ، عایق های توپولوژیکی سه بعدی (مانند تلورید بیسموت ، آنتیموان ، سلنید بیسموت و غیره) مواد اطلاعاتی جدید با حالت های سطح فلزات از نظر توپولوژیکی و حالات عایق هستند. حالت سطح با تقارن وارونگی زمان محافظت می شود ، و الکترون های آن توسط ناخالصی های غیر مغناطیسی پراکنده نمی شوند ، که دارای چشم انداز کاربرد مهمی در محاسبات کوانتومی کم قدرت و دستگاه های اسپینتریونیک است. در همین زمان ، مواد عایق توپولوژیکی همچنین خصوصیات نوری عالی مانند ضریب شکست بالا ، غیرخطی بزرگ را نشان می دهندنوریضریب ، دامنه طیف گسترده کار ، تنظیم ، ادغام آسان و غیره ، که یک بستر جدید برای تحقق تنظیم نور ودستگاه های نوری.
یک تیم تحقیقاتی در چین با استفاده از نانوذرات عایق توپولوژیکی بیسموت تلورید ، روشی را برای ساخت تشدید کننده های نوری فوق العاده نازک ارائه داده است. حفره نوری ویژگی های جذب رزونانس آشکار در باند مادون قرمز نزدیک را نشان می دهد. Bismuth Telluride دارای ضریب شکست بسیار بالایی بیش از 6 در باند ارتباطی نوری (بالاتر از ضریب شکست مواد با ضریب سنتی با انکسار سنتی مانند سیلیکون و ژرمنوم) است ، به طوری که ضخامت حفره نوری می تواند به یک بیستم از طول موج رزونانس برسد. در عین حال ، تشدید کننده نوری بر روی یک کریستال فوتونیک یک بعدی قرار می گیرد ، و یک اثر شفافیت ناشی از الکترومغناطیسی جدید در باند ارتباطی نوری مشاهده می شود ، که به دلیل جفت شدن رزونانس با پلاسمون TAMM و تداخل مخرب آن است. پاسخ طیفی این اثر به ضخامت تشدید کننده نوری بستگی دارد و به تغییر ضریب انکسار محیط قوی است. این کار روش جدیدی را برای تحقق حفره نوری اولتراتین ، تنظیم طیف مواد عایق توپولوژیکی و دستگاه های نوری باز می کند.
همانطور که در شکل نشان داده شده است. 1a و 1b ، تشدید کننده نوری عمدتاً از عایق توپولوژیکی بیسموت تلورید و نانوفیلم های نقره ای تشکیل شده است. نانوفیلم های تلورید بیسموت تهیه شده توسط لکه دار مگنترون دارای مساحت بزرگ و صافی خوبی هستند. هنگامی که ضخامت فیلم های Bismuth Telluride و Silver به ترتیب 42 نانومتر و 30 نانومتر است ، حفره نوری جذب رزونانس قوی در باند 1800 نانومتر 1100 نانومتر را نشان می دهد (شکل 1C). هنگامی که محققان این حفره نوری را بر روی یک کریستال فوتونیک ساخته شده از پشته های متناوب لایه های Ta2O5 (182 نانومتر) و SiO2 (260 نانومتر) (شکل 1E) ادغام کردند ، یک دره جذب مجزا (شکل 1F) در نزدیکی اوج جذب رزونانس اصلی (1550 نانومتر) ظاهر شد ، که مشابه سیستم آتمی است که از نظر الکترومغناطیسی تولید شده است.

ماده تلورید بیسموت با میکروسکوپ الکترونی عبوری و بیضی سنجی مشخص شد. شکل 2A-2C میکروگرافهای الکترونی عبوری (تصاویر با وضوح بالا) و الگوهای پراش الکترونی انتخاب شده نانوفیلم های تلورید بیسموت را نشان می دهد. از این شکل می توان دید که نانوفیلم های تلورید بیسموت تهیه شده مواد پلی کریستالی هستند و جهت گیری اصلی رشد (015) هواپیمای کریستالی است. شکل 2D-2F ضریب انکسار پیچیده تلورید بیسموت را که توسط بیضی سنج اندازه گیری شده و حالت سطح نصب شده و ضریب انکسار پیچیده است ، نشان می دهد. نتایج نشان می دهد که ضریب انقراض حالت سطح از ضریب شکست در محدوده 230 ~ 1930 نانومتر است که ویژگی های فلزی مانند را نشان می دهد. ضریب انکسار بدن بیش از 6 است که طول موج از 1385 نانومتر بیشتر باشد ، که بسیار بالاتر از سیلیکون ، ژرمنیوم و سایر مواد سنتی با استفاده از شاخص های بازدارنده بالا در این باند است ، که پایه ای برای تهیه طنین اندازهای نوری فوق العاده نازک است. محققان خاطرنشان كردند كه این نخستین تحقق گزارش شده از حفره نوری عایق توپولوژیکی با ضخامت فقط ده ها نانومتر در باند ارتباطی نوری است. پس از آن ، طیف جذب و طول موج رزونانس حفره نوری فوق العاده نازک با ضخامت تلورید بیسموت اندازه گیری شد. سرانجام ، تأثیر ضخامت فیلم نقره بر طیف شفافیت ناشی از الکترومغناطیسی در ساختارهای کریستالی نانوذرات تلورید بیسموت در بیسموت بررسی شده است

با تهیه فیلمهای نازک منطقه ای مسطح از عایق های توپولوژیکی بیسموت تلورید و استفاده از ضریب شکست فوق العاده از مواد تلورید بیسموت در باند مادون قرمز نزدیک ، یک حفره نوری مسطح با ضخامت تنها ده ها نانومتر بدست می آید. حفره نوری فوق العاده نازک می تواند جذب نور رزونانس کارآمد در باند مادون قرمز نزدیک را تحقق بخشد و دارای ارزش کاربرد مهمی در توسعه دستگاه های نوری در باند ارتباطی نوری است. ضخامت حفره نوری بیسموت ویلورید خطی به طول موج رزونانس است و از حفره نوری سیلیکون و ژرمانیوم مشابه کوچکتر است. در عین حال ، حفره نوری بیسموت تلورید با کریستال فوتونیک برای دستیابی به اثر نوری غیر عادی مشابه شفافیت ناشی از الکترومغناطیسی سیستم اتمی ، که روش جدیدی برای تنظیم طیف ریزساختار فراهم می کند ، یکپارچه شده است. این مطالعه نقش خاصی در ترویج تحقیقات مواد عایق توپولوژیکی در تنظیم نور و دستگاه های عملکردی نوری دارد.