Optiki aragatnaşyk zolagy, ultra inçe optiki rezonator

Optiki aragatnaşyk zolagy, ultra inçe optiki rezonator
Optiki rezonatorlar çäkli giňişlikde ýagtylyk tolkunlarynyň belli tolkun uzynlyklaryny lokallaşdyryp biler we ýeňil materiýa täsirinde möhüm goşundylar bolup biler,optiki aragatnaşyk, optiki duýgurlyk we optiki integrasiýa. Rezonatoryň ululygy esasan material aýratynlyklaryna we işleýän tolkun uzynlygyna baglydyr, mysal üçin ýakyn infragyzyl zolakda işleýän kremniy rezonatorlar adatça ýüzlerçe nanometr we ondan ýokary optiki gurluşlary talap edýär. Soňky ýyllarda ultra-inçe planar optiki rezonatorlar gurluş reňkinde, golografiki şekillendirişde, ýeňil meýdany sazlamakda we optoelektron enjamlarynda bolup biläýjek amaly sebäpli köpleriň ünsüni özüne çekdi. Planar rezonatorlaryň galyňlygyny nädip azaltmaly, gözlegçileriň ýüzbe-ýüz bolýan kyn meselelerinden biridir.
Adaty ýarymgeçiriji materiallardan tapawutlylykda 3D topologiki izolýatorlar (bismut tellurid, antimon tellurid, bismut selenid we ş.m.) topologiki taýdan goralýan metal üstleri we izolýator ýagdaýlary bolan täze maglumat materiallarydyr. Surfaceerüsti ýagdaý wagtyň üýtgemeginiň simmetriýasy bilen goralýar we elektronlary pes güýçli kwant hasaplaýyş we spintronik enjamlarda möhüm ulanyş mümkinçiliklerine eýe bolan magnit däl hapalar bilen dargadylmaýar. Şol bir wagtyň özünde, topologiki izolýator materiallary ýokary refraktiw görkeziji, uly çyzykly däl ýaly ajaýyp optiki häsiýetleri hem görkezýäroptikiýagtylygy kadalaşdyrmak üçin täze platforma üpjün edýän koeffisiýent, giň iş spektri diapazony, sazlaşykly, aňsat integrasiýa we ş.m.optoelektron enjamlary.
Hytaýda gözleg topary, ululykda ösýän bismut tellurid topologiki izolýator nanofilmlerini ulanyp, ultra inçe optiki rezonatorlary ýasamagyň usulyny teklip etdi. Optiki boşluk infragyzyl zolakda ýakyn rezonans siňdiriş aýratynlyklaryny görkezýär. “Bismuth telluride” optiki aragatnaşyk zolagynda 6-dan gowrak ýokary refraktiw görkeziji bar (kremniý we germaniý ýaly adaty ýokary refraktiw görkeziji materiallaryň refraktiw görkezijisinden has ýokary), şonuň üçin optiki boşlugyň galyňlygy rezonansyň ýigrimi birine ýetip biler. tolkun uzynlygy. Şol bir wagtyň özünde, optiki rezonator bir ölçegli fotonik kristalda ýerleşdirilýär we optiki aragatnaşyk zolagynda täze elektromagnit täsirli aç-açanlyk täsiri, rezonatoryň Tamm plazmon bilen birleşmegi we weýran ediji päsgelçiligi sebäpli ýüze çykýar. . Bu täsiriň spektral jogaby optiki rezonatoryň galyňlygyna baglydyr we daşky gurşawyň refraktiw indeksiniň üýtgemegine berkdir. Bu iş ultratin optiki boşlugy, topologiki izolýator material spektrini sazlamak we optoelektron enjamlaryny durmuşa geçirmek üçin täze ýol açýar.
FIG-de görkezilişi ýaly. 1a we 1b, optiki rezonator esasan bismut tellurid topologiki izolýatoryndan we kümüş nanofilmlerden durýar. Magnitron tüýdügi bilen taýýarlanan bismut tellurid nanofilmleriniň uly meýdany we tekizligi bar. Bismut telluridiň we kümüş filmleriň galyňlygy degişlilikde 42 nm we 30 nm bolanda, optiki boşluk 1100 ~ 1800 nm diapazonda güýçli rezonans siňdirişini görkezýär (1c surat). Gözlegçiler bu optiki boşlugy Ta2O5 (182 nm) we SiO2 (260 nm) gatlaklaryň (1e surat) üýtgeýän gatlaklaryndan ýasalan fotonik kristal bilen birleşdirenlerinde, asyl rezonans siňdiriş depesiniň golaýynda aýratyn siňdiriş jülgesi (1f surat) peýda boldy (~ 1550 nm), atom ulgamlary tarapyndan öndürilen elektromagnit taýdan induksiýa täsirine meňzeýär.

Bismut tellurid materialy elektron mikroskopiýa we ellipsometriýa bilen häsiýetlendirildi. FIG. 2a-2c geçiriş elektron mikrograflaryny (ýokary çözgütli suratlar) we bismut tellurid nanofilmleriniň saýlanan elektron difraksiýa nagyşlaryny görkezýär. Suratdan taýýarlanan bismut tellurid nanofilmleriniň polikristally materiallardygyny we esasy ösüş ugry (015) kristal tekizligidigini görmek bolýar. 2d-2f suratda ellipsometr bilen ölçelen bismut telluridiň çylşyrymly refraktiw görkezijisi we ýerleşdirilen ýerüsti ýagdaý we döwlet çylşyrymly refraktiw görkezijisi görkezilýär. Netijeler, ýerüsti ýagdaýyň ýok bolmak koeffisiýentiniň metal ýaly häsiýetleri görkezip, 230 ~ 1930 nm aralygyndaky refraktiw görkezijiden has ýokarydygyny görkezýär. Tolkun uzynlygy 1385 nm-den uly bolanda, bedeniň refraktiw görkezijisi 6-dan ýokary bolup, ultra taýýarlanmaga esas döredýän bu topardaky kremniý, germaniý we beýleki adaty ýokary refraktiw görkeziji materiallardan has ýokarydyr. - optiki rezonatorlar. Gözlegçiler, optiki aragatnaşyk zolagynda bary-ýogy onlarça nanometr galyňlygy bolan topologiki izolýator planar optiki boşlugyň ilkinji habar berilendigini bellediler. Netijede, ultra inçe optiki boşlugyň siňdiriş spektri we rezonans tolkun uzynlygy bismut telluridiň galyňlygy bilen ölçenildi. Ahyrynda, kümüş filmiň galyňlygynyň bismut tellurid nanokawitligi / fotonik kristal gurluşlarynda elektromagnit taýdan öçürilen aç-açanlyk spektrine täsiri öwrenilýär

Uly meýdany bismut tellurid topologiki izolýatorlarynyň tekiz inçe filmlerini taýýarlamak we infragyzyl zolagyň golaýyndaky Bismut tellurid materiallarynyň aşa ýokary refraktiw görkezijisinden peýdalanmak bilen, diňe onlarça nanometr galyňlygyndaky planiki optiki boşluk alynýar. Ultra inçe optiki boşluk ýakyn infragyzyl zolakda rezonansly ýagtylygyň siňdirilmegini amala aşyryp biler we optiki aragatnaşyk zolagynda optoelektron enjamlaryny ösdürmekde möhüm ähmiýete eýe. Bismut tellurid optiki boşlugynyň galyňlygy rezonans tolkun uzynlygyna çyzykly we şuňa meňzeş kremniniň we germaniý optiki boşlugyndan has kiçi. Шул Bu gözleg, ýagtylygy sazlamakda we optiki funksional enjamlarda topologiki izolýator materiallarynyň gözlegini ösdürmekde belli bir rol oýnaýar.