Optik rabitə zolağı, ultra nazik optik rezonator

Optik rabitə zolağı, ultra nazik optik rezonator
Optik rezonatorlar məhdud bir məkanda işıq dalğalarının xüsusi dalğa uzunluqlarını lokallaşdıra bilir və işıq-maddə qarşılıqlı təsirində mühüm tətbiqlərə malikdir.optik rabitə, optik algılama və optik inteqrasiya. Rezonatorun ölçüsü əsasən material xüsusiyyətlərindən və işləyən dalğa uzunluğundan asılıdır, məsələn, yaxın infraqırmızı diapazonda işləyən silikon rezonatorlar adətən yüzlərlə nanometr və daha yüksək optik strukturları tələb edir. Son illərdə ultra nazik planar optik rezonatorlar struktur rəng, holoqrafik görüntüləmə, işıq sahəsinin tənzimlənməsi və optoelektronik cihazlarda potensial tətbiqlərinə görə çox diqqəti cəlb etmişdir. Planar rezonatorların qalınlığının necə azaldılması tədqiqatçıların üzləşdiyi çətin problemlərdən biridir.
Ənənəvi yarımkeçirici materiallardan fərqli olaraq, 3D topoloji izolyatorlar (məsələn, vismut tellurid, surma tellurid, vismut selenid və s.) topoloji cəhətdən qorunan metal səth vəziyyətləri və izolyator vəziyyətləri olan yeni informasiya materiallarıdır. Səth vəziyyəti zamanın inversiyasının simmetriyası ilə qorunur və onun elektronları qeyri-maqnit çirkləri ilə səpələnmir ki, bu da aşağı güclü kvant hesablamalarında və spintronik cihazlarda mühüm tətbiq perspektivlərinə malikdir. Eyni zamanda, topoloji izolyator materialları yüksək sındırma indeksi, böyük qeyri-xətti kimi əla optik xüsusiyyətlərə malikdir.optikəmsalı, geniş iş spektri diapazonu, tənzimlənmə qabiliyyəti, asan inteqrasiya və s.optoelektron cihazlar.
Çində bir tədqiqat qrupu geniş ərazidə böyüyən vismut tellurid topoloji izolyator nanofilmlərindən istifadə edərək ultra nazik optik rezonatorların istehsalı üçün bir üsul təklif etdi. Optik boşluq yaxın infraqırmızı diapazonda aşkar rezonans udma xüsusiyyətlərini göstərir. Vismut telluridi optik rabitə zolağında 6-dan çox yüksək sındırma indeksinə malikdir (silikon və germanium kimi ənənəvi yüksək sındırma indeksi materiallarının sındırma indeksindən yüksəkdir), beləliklə optik boşluğun qalınlığı rezonansın iyirmidə birinə çata bilər. dalğa uzunluğu. Eyni zamanda, optik rezonator birölçülü fotonik kristal üzərində yerləşdirilir və optik rabitə zolağında yeni elektromaqnit induksiyalı şəffaflıq effekti müşahidə olunur ki, bu da rezonatorun Tamm plazmonu ilə birləşməsi və onun dağıdıcı müdaxiləsi ilə əlaqədardır. . Bu effektin spektral reaksiyası optik rezonatorun qalınlığından asılıdır və ətraf mühitin sınma indeksinin dəyişməsinə davamlıdır. Bu iş ultranazik optik boşluğun, topoloji izolyator materialının spektrinin tənzimlənməsinin və optoelektronik cihazların reallaşdırılması üçün yeni yol açır.
Şəkildə göstərildiyi kimi. 1a və 1b, optik rezonator əsasən vismut tellurid topoloji izolyatordan və gümüş nanofilmlərdən ibarətdir. Magnetron püskürməsi ilə hazırlanan vismut tellurid nanofilmləri geniş sahəyə və yaxşı düzlüyə malikdir. Vismut telluridinin və gümüş filmlərin qalınlığı müvafiq olaraq 42 nm və 30 nm olduqda, optik boşluq 1100 ~ 1800 nm bandında güclü rezonans udma nümayiş etdirir (Şəkil 1c). Tədqiqatçılar bu optik boşluğu Ta2O5 (182 nm) və SiO2 (260 nm) təbəqələrinin alternativ yığınlarından ibarət fotonik kristala inteqrasiya etdikdə (Şəkil 1e), orijinal rezonans udma zirvəsinin yaxınlığında fərqli bir udma vadisi (Şəkil 1f) peyda oldu. 1550 nm), bu, atom sistemlərinin yaratdığı elektromaqnitlə induksiya olunan şəffaflıq effektinə bənzəyir.

Vismut tellurid materialı ötürücü elektron mikroskopiya və ellipsometriya ilə xarakterizə olunurdu. ŞEK. 2a-2c vismut tellurid nanofilmlərinin ötürücü elektron mikroqrafiyalarını (yüksək ayırdetmə təsvirləri) və seçilmiş elektron difraksiya nümunələrini göstərir. Şəkildən görünür ki, hazırlanmış vismut tellurid nanofilmləri polikristal materiallardır və əsas artım oriyentasiyası (015) kristal müstəvisidir. Şəkil 2d-2f, ellipsometrlə ölçülmüş vismut telluridinin kompleks sındırma göstəricisini və quraşdırılmış səth vəziyyətini və vəziyyət kompleksinin sınma göstəricisini göstərir. Nəticələr göstərir ki, səth vəziyyətinin sönmə əmsalı metala bənzər xüsusiyyətlər göstərən 230~1930 nm diapazonunda sınma indeksindən böyükdür. Dalğa uzunluğu 1385 nm-dən çox olduqda bədənin sınma əmsalı 6-dan çox olur ki, bu da silisium, germanium və bu zolaqdakı digər ənənəvi yüksək refraktiv indeksli materiallardan xeyli yüksəkdir ki, bu da ultra materialların hazırlanması üçün zəmin yaradır. -nazik optik rezonatorlar. Tədqiqatçılar qeyd edirlər ki, bu, optik rabitə zolağında qalınlığı cəmi onlarla nanometr olan müstəvi optik boşluğun topoloji izolyatorunun ilk dəfə həyata keçirilməsidir. Daha sonra ultra nazik optik boşluğun udma spektri və rezonans dalğa uzunluğu vismut telluridinin qalınlığı ilə ölçüldü. Nəhayət, gümüş plyonka qalınlığının vismut tellurid nanokavalığı/fotonik kristal strukturlarında elektromaqnit induksiya edilmiş şəffaflıq spektrlərinə təsiri araşdırılır.

Vismut tellurid topoloji izolyatorlarından geniş sahəli yastı nazik təbəqələr hazırlamaqla və yaxın infraqırmızı zolaqda vismut tellurid materiallarının ultra yüksək sındırma indeksindən istifadə etməklə qalınlığı cəmi onlarla nanometr olan planar optik boşluq əldə edilir. Ultra nazik optik boşluq yaxın infraqırmızı diapazonda effektiv rezonans işığın udulmasını həyata keçirə bilər və optik rabitə zolağında optoelektronik cihazların inkişafında mühüm tətbiq dəyərinə malikdir. Vismut tellurid optik boşluğunun qalınlığı rezonans dalğa uzunluğuna xəttidir və oxşar silikon və germanium optik boşluğundan daha kiçikdir. Eyni zamanda, mikrostrukturun spektral tənzimlənməsi üçün yeni bir üsul təmin edən atom sisteminin elektromaqnitlə induksiya edilmiş şəffaflığına bənzər anomal optik effekt əldə etmək üçün vismut tellurid optik boşluğu fotonik kristal ilə inteqrasiya olunur. Bu tədqiqat işığın tənzimlənməsi və optik funksional cihazlarda topoloji izolyator materiallarının tədqiqinin təşviqində müəyyən rol oynayır.