Bendi ya mawasiliano ya macho, resonator ya macho nyembamba zaidi

Bendi ya mawasiliano ya macho, resonator ya macho nyembamba zaidi
Resonata za macho zinaweza kubinafsisha urefu maalum wa mawimbi ya mwanga katika nafasi ndogo, na kuwa na matumizi muhimu katika mwingiliano wa jambo nyepesi,mawasiliano ya macho, hisia za macho, na ushirikiano wa macho. Ukubwa wa resonator inategemea hasa sifa za nyenzo na urefu wa urefu wa uendeshaji, kwa mfano, resonators za silicon zinazofanya kazi katika bendi ya karibu ya infrared kawaida huhitaji miundo ya macho ya mamia ya nanometers na hapo juu. Katika miaka ya hivi majuzi, resonata za macho zenye mpango mwembamba zaidi zimevutia umakini mkubwa kwa sababu ya uwezekano wa matumizi yake katika rangi ya muundo, picha ya holografia, udhibiti wa uwanja mwepesi na vifaa vya optoelectronic. Jinsi ya kupunguza unene wa resonators planar ni moja ya matatizo magumu wanakabiliwa na watafiti.
Tofauti na nyenzo za kitamaduni za semicondukta, vihami vya 3D vya kitopolojia (kama vile bismuth telluride, antimoni telluride, bismuth selenide, n.k.) ni nyenzo mpya za habari zilizo na hali ya uso wa chuma iliyolindwa juu ya ardhi na hali za vihami. Hali ya uso inalindwa na ulinganifu wa ubadilishaji wa wakati, na elektroni zake hazijatawanyika na uchafu usio na sumaku, ambayo ina matarajio muhimu ya matumizi katika kompyuta ya chini ya nguvu ya quantum na vifaa vya spintronic. Wakati huo huo, nyenzo za kizio cha topolojia pia zinaonyesha sifa bora za macho, kama vile faharisi ya juu ya refractive, kubwa isiyo ya mstari.machomgawo, wigo mpana wa wigo wa kufanya kazi, uwezeshaji, ujumuishaji rahisi, n.k., ambayo hutoa jukwaa jipya la utambuzi wa udhibiti wa mwanga navifaa vya optoelectronic.
Timu ya watafiti nchini Uchina imependekeza mbinu ya kutengeneza vinu vya macho vyembamba zaidi kwa kutumia nanofilmu za kihami sehemu kubwa za bismuth telluride topological nanofilms. Kaviti ya macho huonyesha sifa dhahiri za ufyonzaji wa miale katika mkanda wa karibu wa infrared. Bismuth telluride ina fahirisi ya juu sana ya kuakisi ya zaidi ya 6 katika ukanda wa mawasiliano wa macho (juu kuliko fahirisi ya refractive ya nyenzo za kielelezo cha juu cha refractive kama vile silikoni na germanium), ili unene wa matundu ya macho uweze kufikia sehemu ya ishirini ya mwangwi. urefu wa mawimbi. Wakati huo huo, resonator ya macho imewekwa kwenye kioo cha picha ya mwelekeo mmoja, na athari ya uwazi ya riwaya inayotokana na umeme inazingatiwa katika bendi ya mawasiliano ya macho, ambayo ni kutokana na kuunganishwa kwa resonator na plasmon ya Tamm na kuingiliwa kwake kwa uharibifu. . Majibu ya spectral ya athari hii inategemea unene wa resonator ya macho na ni imara kwa mabadiliko ya index ya refractive iliyoko. Kazi hii inafungua njia mpya ya utambuzi wa cavity ya macho ya ultrathin, udhibiti wa wigo wa nyenzo za insulator ya topolojia na vifaa vya optoelectronic.
Kama inavyoonyeshwa kwenye FIG. 1a na 1b, resonator ya macho inaundwa hasa na kizio cha bismuth telluride topological na nanofilms za fedha. Bismuth telluride nanofilms iliyoandaliwa na magnetron sputtering ina eneo kubwa na gorofa nzuri. Wakati unene wa bismuth telluride na filamu za fedha ni 42 nm na 30 nm, kwa mtiririko huo, cavity ya macho inaonyesha ngozi ya resonance yenye nguvu katika bendi ya 1100 ~ 1800 nm (Mchoro 1c). Wakati watafiti waliunganisha tundu hili la macho kwenye kioo cha fotoni kilichoundwa na safu mbadala za tabaka za Ta2O5 (182 nm) na SiO2 (260 nm) (Mchoro 1e), bonde tofauti la kunyonya (Mchoro 1f) lilionekana karibu na kilele cha kunyonya cha asili cha resonant (~ 1550 nm), ambayo ni sawa na athari ya uwazi inayotokana na sumakuumeme inayotolewa na mifumo ya atomiki.

Nyenzo ya bismuth telluride ilikuwa na sifa ya kupitisha hadubini ya elektroni na ellipsometry. FIG. 2a-2c huonyesha maikrografu za elektroni (picha zenye azimio la juu) na mifumo iliyochaguliwa ya utengano wa elektroni ya bismuth telluride nanofilms. Inaweza kuonekana kutoka kwa takwimu kwamba nanofilms ya bismuth telluride iliyoandaliwa ni nyenzo za polycrystalline, na mwelekeo kuu wa ukuaji ni (015) ndege ya kioo. Kielelezo cha 2d-2f kinaonyesha faharasa changamano ya kuakisi ya bismuth telluride inayopimwa kwa ellipsometer na hali ya uso iliyounganishwa na fahirisi changamano ya kuakisi. Matokeo yanaonyesha kuwa mgawo wa kutoweka wa hali ya uso ni mkubwa kuliko fahirisi ya refractive katika safu ya 230~1930 nm, inayoonyesha sifa zinazofanana na chuma. Fahirisi ya kuakisi ya mwili ni zaidi ya 6 wakati urefu wa mawimbi ni kubwa kuliko 1385 nm, ambayo ni ya juu zaidi kuliko ile ya silicon, germanium na vifaa vingine vya kitamaduni vya kiashiria cha hali ya juu kwenye bendi hii, ambayo inaweka msingi wa utayarishaji wa ultra. -resonators nyembamba za macho. Watafiti wanaeleza kuwa huu ni ugunduzi wa kwanza wa taarifa ya utambuzi wa kizio cha kizio cha hali ya juu chenye unene wa makumi ya nanomita kwenye bendi ya mawasiliano ya macho. Baadaye, wigo wa kunyonya na urefu wa mawimbi ya miale ya tundu la macho nyembamba zaidi vilipimwa kwa unene wa bismuth telluride. Hatimaye, athari ya unene wa filamu ya fedha kwenye taswira ya uwazi inayotokana na sumaku-umeme katika miundo ya bismuth telluride nanocavity/photonic fuwele inachunguzwa.

Kwa kuandaa eneo kubwa filamu nyembamba nyembamba za bismuth telluride insulators topological, na kuchukua faida ya ultra-high refractive index ya vifaa vya Bismuth telluride karibu na bendi ya infrared, cavity ya macho iliyopangwa na unene wa makumi ya nanometers hupatikana. Chumba cha macho chembamba zaidi kinaweza kutambua ufyonzwaji wa mwanga wa resonant katika ukanda wa karibu wa infrared, na ina thamani muhimu ya matumizi katika uundaji wa vifaa vya optoelectronic katika bendi ya mawasiliano ya macho. Unene wa matundu ya macho ya bismuth telluride ni sawa na urefu wa wimbi la resonant, na ni ndogo kuliko ile ya silicon na matundu ya macho ya germanium. Wakati huo huo, kaviti ya macho ya bismuth telluride imeunganishwa na fuwele ya picha ili kufikia athari ya ajabu ya macho sawa na uwazi wa mfumo wa atomiki unaotokana na sumakuumeme, ambayo hutoa mbinu mpya ya udhibiti wa wigo wa muundo mdogo. Utafiti huu una jukumu fulani katika kukuza utafiti wa nyenzo za kizio cha kitroolojia katika udhibiti wa mwanga na vifaa vya utendaji vya macho.