להקת תקשורת אופטית, מהדהד אופטי דק במיוחד

להקת תקשורת אופטית, מהדהד אופטי דק במיוחד
מהדהדים אופטיים יכולים לאתר אורכי גל ספציפיים של גלי אור במרחב מוגבל, ויש להם יישומים חשובים באינטראקציה של חומר קל,תקשורת אופטית, חישה אופטית ושילוב אופטי. גודל התהודה תלוי בעיקר במאפייני החומר ובאורך הגל הפעלה, למשל, מהודדים הסיליקון הפועלים ברצועת האינפרא אדום הקרובה דורשים בדרך כלל מבנים אופטיים של מאות ננומטרים ומעלה. בשנים האחרונות, התהודים האופטיים המישוריים הדקים במיוחד משכו תשומת לב רבה בגלל היישומים הפוטנציאליים שלהם בצבע מבני, הדמיה הולוגרפית, ויסות שדה אור ומכשירים אופטואלקטריים. כיצד להפחית את עובי התהודה המישורית היא אחת הבעיות הקשות העומדות בפני החוקרים.
מבודדים טופולוגיים תלת -ממדיים שונים מחומרים מוליכים למחצה, מבודדים טופולוגיים תלת -ממדיים (כמו ביסמוט טלוריד, אנטימון טלוריד, ביסמוט סלניד וכו ') הם חומרי מידע חדשים עם מצבי פני מתכת מוגנים טופולוגית ומצבי מבודדים. מצב פני השטח מוגן על ידי סימטריה של היפוך זמן, והאלקטרונים שלו אינם מפוזרים על ידי זיהומים לא מגנטיים, שיש להם סיכויי יישום חשובים במחשוב קוונטי בעל עוצמה נמוכה ומכשירים ספינטרוניים. במקביל, חומרי מבודדים טופולוגיים מראים גם תכונות אופטיות מצוינות, כמו מדד שבירה גבוה, לא לינארי גדולאוֹפּטִימקדם, טווח ספקטרום עבודה רחב, כוונון, שילוב קל וכו ', המספק פלטפורמה חדשה למימוש ויסות האור ומכשירים אופטו -אלקטרוניים.
צוות מחקר בסין הציע שיטה לייצור תהודה אופטית דקה במיוחד על ידי שימוש בשטח גדול שגדל ביסמוט טלוריד מבודד ננו-פילמים. החלל האופטי מציג מאפייני ספיגת תהודה ברורים בלהקה אינפרא אדום כמעט. ל- Bismuth Telluride מדד שבירה גבוה מאוד של יותר מ- 6 ברצועת התקשורת האופטית (גבוה יותר ממדד השבירה של חומרי אינדקס שבירה גבוהים מסורתיים כמו סיליקון וגרמניום), כך שעובי החלל האופטי יכול להגיע לאחד העשרים מאורך הגל התהודה. יחד עם זאת, התהודה האופטית מופקדת על גביש פוטוני חד-ממדי, ונצפתה אפקט שקיפות חדשני הנגרם על ידי אלקטרומגנטית בפס התקשורת האופטי, הנובע מהצימוד של התהודה עם פלסמון Tamm וההפרעה ההרסנית שלו. התגובה הספקטרלית של השפעה זו תלויה בעובי התהודה האופטית והיא חזקה לשינוי מדד השבירה הסביבה. עבודה זו פותחת דרך חדשה למימוש חלל אופטי אולטרה -טין, ויסות ספקטרום חומר מבודד טופולוגי ומכשירים אופטו -אלקטרוניים.
כפי שמוצג באיור. 1a ו- 1b, התהודה האופטית מורכבת בעיקר מבידוד טופולוגי של ביסמוט טלוריד וננו -פילמים כסף. לננו -פילמים של Bismuth Telluride שהוכנו על ידי מגנטרון מפזרים שטח גדול ושטוח טוב. כאשר עובי סרטי Bismuth Telluride וסרטי הכסף הוא 42 ננומטר ו -30 ננומטר, בהתאמה, החלל האופטי מציג ספיגת תהודה חזקה בלהקה של 1100 ~ 1800 ננומטר (איור 1 ג). כאשר החוקרים שילבו חלל אופטי זה בקריסטל פוטוני העשוי ערימות מתחלפות של שכבות Ta2O5 (182 ננומטר) ו- SiO2 (260 ננומטר) (איור 1E), עמק ספיגה מובהק (איור 1F) הופיע בסמוך לשיא התהודה המקורי (~ 1550 ננומטר), הדומה לאלקטומנטגנטיות שנוצרה על ידי שיא השקיקה המקורי (~ 1550 nm), דומה לאפקטומנטגנטיות שנוצרה.

חומר Bismuth Telluride התאפיין במיקרוסקופיית אלקטרונים בהילוכים ואליפסומטריה. תְאֵנָה. 2A-2C מציג מיקרוגרפי אלקטרונים להעברה (תמונות ברזולוציה גבוהה) ודפוסי דיפרקציה אלקטרונים נבחרים של ננו-פילמים של Bismuth Telluride. ניתן לראות מהנתון כי ננו -פילמים המוכנים של ביסמות טלוריד הם חומרים פוליקריסטליים, וכיוון הגידול העיקרי הוא (015) מישור קריסטל. איור 2D-2F מציג את מדד השבירה המורכב של Bismuth Telluride שנמדד על ידי אליפסומטר ואת מצב השטח המותאם ומדד השבירה המורכב של המצב. התוצאות מראות שמקדם ההכחדה של מצב השטח גדול יותר מאשר מדד השבירה בטווח של 230 ~ 1930 ננומטר, המציג מאפיינים דמויי מתכת. מדד השבירה של הגוף הוא יותר מ -6 כאשר אורך הגל גדול מ- 1385 ננומטר, שהוא גבוה בהרבה מזה של סיליקון, גרמניום וחומרי אינדקס מסורתיים אחרים ברצועה ברצועה זו, אשר מניחה בסיס להכנת מהדהדים אופטיים אולטרה-דק. החוקרים מציינים כי מדובר במימוש הראשון המדווח של חלל אופטי מישורי טופולוגי עם עובי של עשרות ננומטרים בלבד ברצועת התקשורת האופטית. בהמשך נמדדו ספקטרום הקליטה ואורך הגל התהודה של החלל האופטי הדק במיוחד עם עובי ביסמוט טלוריד. לבסוף, ההשפעה של עובי סרטי הכסף על ספקטרום שקיפות הנגרם על ידי אלקטרומגנטית בביסמוט טלוריד ננו -חוויות/מבני קריסטל פוטוניים נבדקת

על ידי הכנת שטח גדול של סרטים דקים ושטוחים של ביסמוט טלוריד מבודדים טופולוגיים, וניצלו את מדד השבירה הגבוה במיוחד של חומרי ביסמוט טלוריד בלהקה אינפרא אדום, מתקבל חלל אופטי מישורי בעובי של עשרות ננומטר בלבד. החלל האופטי הדק במיוחד יכול לממש ספיגת אור תהודה יעילה בלהקה האינפרא אדום הקרובה, ויש לו ערך יישום חשוב בפיתוח מכשירים אופטואלקטריים בלהקת התקשורת האופטית. עובי חלל האופטי של ביסמוט טלוריד הוא ליניארי לאורך הגל המהדהד, והוא קטן יותר מזה של חלל סיליקון וחלל אופטי דומים. יחד עם זאת, חלל האופטי של Bismuth Telluride משולב בקריסטל פוטוני כדי להשיג את ההשפעה האופטית האנומלית הדומה לשקיפות הנגרמת אלקטרומגנטית של מערכת אטומית, המספקת שיטה חדשה לוויסות הספקטרום של מיקרו -מבנה. מחקר זה ממלא תפקיד מסוים בקידום המחקר של חומרי מבודד טופולוגי בוויסות אור ובמכשירים פונקציונליים אופטיים.