Banda ragihandinê ya optîkî, resonatora optîkî ya pir-tenik

Banda ragihandinê ya optîkî, resonatora optîkî ya pir-tenik
Resonatorên optîkî dikarin dirêjahiya pêlên pêlên ronahiyê li cîhek tixûbdar bi cih bikin, û di têkiliya ronahiyê-maddeyê de xwedî sepanên girîng in,ragihandina optîk, hestiyariya optîkî, û yekbûna optîkî. Mezinahiya resonatorê bi giranî bi taybetmendiyên materyal û dirêjahiya pêla xebitandinê ve girêdayî ye, mînakî, resonatorên siliconê yên ku di bendika infrasor a nêzîk de dixebitin bi gelemperî hewceyê strukturên optîkî yên bi sedan nanometer û jor in. Di salên dawî de, resonatorên optîkî yên plankirî yên ultra-tenik ji ber serîlêdanên potansiyel ên wan ên di rengê avahîsaziyê, wênekêşiya holografî, rêziknameya qada ronahiyê û amûrên optoelektronîk de gelek bal kişandine. Meriv çawa qalindahiya resonatorên plankirî kêm dike yek ji wan pirsgirêkên dijwar e ku lêkolîneran pê re rû bi rû dimînin.
Cûdahiya ji materyalên nîvconduktorê kevneşopî, insulatorên topolojîk ên 3D (wekî bismut telluride, antîmon teluride, bismuth selenide, hwd.) materyalên agahdariyê yên nû ne ku bi dewletên rûbera metalî û dewletên îzolekirî yên topolojîk têne parastin. Rewşa rûkalê ji hêla simetrîya veguheztina demê ve tê parastin, û elektronên wê ji hêla nepaqijiyên ne-magnetîk ve nayên belav kirin, ku xwedan perspektîfên girîng ên serîlêdanê di hesabkirina quantum-hêza kêm û amûrên spintronîk de ye. Di heman demê de, materyalên însulatorê topolojîk jî taybetmendiyên optîkî yên hêja jî destnîşan dikin, wek mînak nîşana refraksiyonê ya bilind, nehêlek mezin.berçavhevseng, rêza spektora xebatê ya berfireh, guncan, entegrasyona hêsan, hwd., ku ji bo pêkanîna rêziknameya ronahiyê platformek nû peyda dike ûamûrên optoelektronîk.
Tîmek lêkolînê li Chinaînê rêbazek ji bo çêkirina resonatorên optîkî yên pir-tenik bi karanîna nanofilmên îzolatorê topolojîk ên bismuth Telluride yên li qadeke mezin mezin dike, pêşniyar kir. Xala optîkî di bendika infrasor a nêzîk de taybetmendiyên vegirtina resonansê ya eşkere nîşan dide. Telluride Bismuth di band ragihandina optîkî de xwedan îndekek vekêşanê ya pir zêde ye ku ji 6-an zêdetir e (bilindtir ji nîşana refraksiyonê ya materyalên kevneşopî yên refraksiyonê yên bilind ên wekî silicon û germanium), ji ber vê yekê qelindahiya valahiya optîkî dikare bigihîje yek-bîstê rezonansê. dirêjahiya pêlê. Di heman demê de, resonatora optîkî li ser krîstalek fotonîkî ya yek-dimensî tê razandin, û bandorek zelal a nû ya ku bi elektromagnetîkî ve hatî çêkirin di bendika ragihandina optîkî de tê dîtin, ku ji ber hevgirtina resonatorê bi plazmona Tamm re û destwerdana wê ya wêranker e. . Bersiva spektral a vê bandorê bi qalindahiya resonatora optîkî ve girêdayî ye û ji guheztina nîşana vekêşana hawîrdorê re xurt e. Ev xebat rêyek nû vedike ji bo pêkanîna valahiya optîkî ya pir tenik, rêziknameya spektrê ya materyalê însulatorê topolojîk û amûrên optoelektronîkî.
Wekî ku di FIG. 1a û 1b, resonatora optîkî bi giranî ji însulatorek topolojîk a bismuth telluride û nanofilmên zîv pêk tê. Nanofilmên bismuth teluride ku bi şûştina magnetronê hatine amadekirin, xwedan qada mezin û şilbûna baş in. Gava ku qalindahiya fîlimên bismuth Telluride û zîv bi rêzê 42 nm û 30 nm be, valahiya optîkî di bendika 1100~1800 nm de vegirtina resonansê ya xurt nîşan dide (Wêne 1c). Dema ku lêkolîneran ev valahiya optîkî li ser krîstalek fotonîkî ya ku ji qatên guhezbar ên Ta2O5 (182 nm) û SiO2 (260 nm) hatî çêkirin (Wêne 1e) yek kirin, newalek vegirtinê ya cihê (Wêne 1f) li nêzî lûtkeya vegirtina resonant a orîjînal xuya bû (~ 1550 nm), ku dişibe ya elektromagnetîkî bandora şefafî ku ji hêla pergalên atomî ve hatî hilberandin.

Materyalên bismuth telluride ji hêla mîkroskopiya elektronîkî ya veguheztinê û elipsometry ve hate destnîşan kirin. KEMAN. 2a-2c mîkrografên elektronîkî yên veguheztinê (wêneyên bi rezîliya bilind) û qalibên dabeşkirina elektronê yên bijartî yên nanofîlmên bismut Telluride nîşan dide. Ji jimarê tê dîtin ku nanofîlmên bismut telluride yên amadekirî materyalên polîkrîstalîn in, û meyla mezinbûnê ya sereke (015) balafira krîstal e. Xênka 2d-2f nîşaneya refraksiyonê ya tevlihev a bismuth telluride ku bi elîpsometre tê pîvandin û rewşa rûbera bikêrhatî û endeksa refraksiyonê ya tevlihev nîşan dide. Encam destnîşan dikin ku hevsengiya hilweşandinê ya dewleta rûkalê ji nîşaneya refraksiyonê ya di navbera 230 ~ 1930 nm de mezintir e, ku taybetmendiyên mîna metal nîşan dide. Indeksa refraksiyonê ya laş ji 6 zêdetir e dema ku dirêjahiya pêlê ji 1385 nm mezintir e, ku ji ya silicon, germanium û materyalên din ên kevneşopî yên bi nîşana refraksiyonê ya bilind di vê bandê de pir bilindtir e, ku bingehek ji bo amadekirina ultra-yê datîne. -Resonators optîk tenik. Lekolînwan destnîşan dikin ku ev yekem pêkhatina raporkirina valahiyek optîkî ya plansaz a topoolojîk e ku bi qalindahiya wê tenê bi dehan nanometre di band ragihandina optîkî de ye. Dûv re, spektruma vegirtinê û dirêjahiya pêla resonansê ya valahiya optîkî ya pir-tenik bi qalindahiya bismuth telluride hate pîvandin. Di dawiyê de, bandora stûrbûna fîlima zîv li ser spektrên şefafiya elektromagnetîkî di nanocavity / strukturên krîstal ên fotonîk de tê lêkolîn kirin.

Bi amadekirina fîlimên tenik ên qadeke mezin ên însulatorên topolojîk ên bismut Telluride, û sûdwergirtina ji îndeksa refraksiyonê ya ultra-bilind a materyalên Telluride Bismuth li nêzê band infrasor, valahiyek optîkî ya plankirî bi qalindahiya tenê bi dehan nanometre tê bidestxistin. Xala optîkî ya pir-tenik dikare di bandê ya infrasor a nêzîk de vegirtina ronahiya resonant a bi bandor pêk bîne, û di pêşkeftina amûrên optoelektronîkî de di band ragihandina optîkî de nirxa serîlêdanê ya girîng heye. Qalindahiya valahiya optîk a bismut Telluride li gorî dirêjahiya pêla resonant xêz e, û ji ya valahiya optîkî ya mîna silicon û germanium piçûktir e. Di heman demê de, valahiya optîkî ya bismuth Telluride bi krîstala fotonîkî re tête yek kirin da ku bigihîje bandora optîk a anormal mîna zelalbûna elektromagnetîkî ya pergala atomê, ku rêbazek nû ji bo rêziknameya spektrumê ya mîkrostrukturê peyda dike. Ev lêkolîn di pêşvebirina lêkolîna materyalên insulatorê topolojîk de di rêziknameya ronahiyê û amûrên fonksiyonê yên optîkî de rolek diyar dileyze.