Оптик элемтә тасмасы, ультра-нечкә оптик резонатор

Оптик элемтә тасмасы, ультра-нечкә оптик резонатор
Оптик резонаторлар чикләнгән киңлектә яктылык дулкыннарының билгеле бер дулкын озынлыкларын урнаштыра ала һәм яктылык-матдә үзара бәйләнешендә мөһим кулланылышка ия,оптик элемтә, оптик сизү һәм оптик интеграция. Резонаторның зурлыгы, нигездә, материал үзенчәлекләренә һәм эш дулкын озынлыгына бәйле, мәсәлән, якын инфракызыл диапазонда эшләүче кремний резонаторлары гадәттә йөзләгән нанометр һәм аннан да югарырак оптик структуралар таләп итә. Соңгы елларда ультра-нечкә яссы оптик резонаторлар структура төсендә, голографик сурәтләүдә, яктылык кырын көйләүдә һәм оптоэлектрон җайланмаларда кулланылышлары аркасында зур игътибар җәлеп итә. Яссы резонаторларның калынлыгын ничек киметергә - тикшеренүчеләр очрашкан катлаулы проблемаларның берсе.
Традицион ярымүткәргеч материаллардан аермалы буларак, 3D топологик изоляторлар (мәсәлән, висмут теллуриды, сурьма теллуриды, висмут селениды һ.б.) - топологик яктан якланган металл өслек халәтләре һәм изолятор халәтләре булган яңа мәгълүмати материаллар. Өслек халәте вакыт инверсиясе симметриясе белән саклана, һәм аның электроннары магнит булмаган катнашмалар белән таралмый, бу түбән куәтле квант исәпләүләрендә һәм спинтроник җайланмаларда мөһим куллану перспективаларына ия. Шул ук вакытта, топологик изолятор материаллары да югары сыну күрсәткече, зур сызыклы булмаган кебек бик яхшы оптик үзлекләр күрсәтә.оптиккоэффициент, киң эш спектры диапазоны, көйләнүчәнлек, җиңел интеграция һ.б., бу яктылыкны көйләүне гамәлгә ашыру өчен яңа платформа бирә һәмоптоэлектрон җайланмалар.
Кытайдагы тикшеренү төркеме зур мәйданлы үсә торган висмут теллурид топологик изолятор нанофильмнарын кулланып, ультра-нечкә оптик резонаторлар ясау ысулын тәкъдим итте. Оптик куышлык якын инфракызыл диапазонда ачык резонанс сеңдерү үзенчәлекләрен күрсәтә. Висмут теллуридының оптик элемтә диапазонында 6дан артык бик югары сыну күрсәткече бар (кремний һәм германий кебек традицион югары сыну күрсәткече материалларының сыну күрсәткеченнән югарырак), шуңа күрә оптик куышлык калынлыгы резонанс дулкын озынлыгының егермедән бер өлешенә җитә ала. Шул ук вакытта, оптик резонатор бер үлчәмле фотоник кристаллга урнаштырыла, һәм оптик элемтә диапазонында яңа электромагнит индукцияләнгән үтә күренмәлелек эффекты күзәтелә, бу резонаторның Тамм плазмоны белән тоташуы һәм аның җимергеч интерференциясе белән бәйле. Бу эффектның спектраль җавабы оптик резонаторның калынлыгына бәйле һәм әйләнә-тирә мохит сыну күрсәткече үзгәрүенә ныклы. Бу эш ультра-нечкә оптик куышлык, топологик изолятор материалы спектрын көйләү һәм оптоэлектрон җайланмаларны гамәлгә ашыру өчен яңа юл ача.
1a һәм 1b рәсемнәрендә күрсәтелгәнчә, оптик резонатор, нигездә, висмут теллурид топологик изоляторыннан һәм көмеш нанофильмнарыннан тора. Магнетрон сиптерү юлы белән әзерләнгән висмут теллурид нанофильмнары зур мәйданга һәм яхшы яссылыкка ия. Висмут теллурид һәм көмеш пленкаларының калынлыгы, тиешенчә, 42 нм һәм 30 нм булганда, оптик куышлык 1100 ~ 1800 нм диапазонында көчле резонанс сеңдерү күрсәтә (1c рәсем). Тикшеренүчеләр бу оптик куышлыкны Ta2O5 (182 нм) һәм SiO2 (260 нм) катламнарының чиратлашып торган катламнарыннан ясалган фотоник кристаллга интеграцияләгәндә (1e рәсем), башлангыч резонанс сеңдерү пигы (~1550 нм) янында аерым сеңдерү үзәне барлыкка килде (1f рәсем), бу атом системалары тарафыннан электромагнит белән индукцияләнгән үтә күренмәлелек эффектына охшаган.

Висмут теллуриды материалы трансмиссия электрон микроскопиясе һәм эллипсометрия ярдәмендә характерланды. 2a-2c рәсемнәрендә висмут теллуриды нанофильмнарының трансмиссия электрон микрографияләре (югары сыйфатлы рәсемнәр) һәм сайланган электрон дифракция үрнәкләре күрсәтелгән. Рәсемнән күренгәнчә, әзерләнгән висмут теллуриды нанофильмнары поликристалл материаллар, һәм төп үсеш юнәлеше (015) кристалл яссылыгы. 2d-2f рәсемендә эллипсометр һәм урнаштырылган өслек халәте һәм комплекс халәт сыну күрсәткече белән үлчәнгән висмут теллуридының комплекс сыну күрсәткече күрсәтелгән. Нәтиҗәләр өслек халәтенең сүнү коэффициенты 230~1930 нм диапазонында сыну күрсәткеченнән зуррак булуын күрсәтә, бу металлга охшаган үзенчәлекләрне күрсәтә. Дулкын озынлыгы 1385 нм дан зуррак булганда, тәннең сыну күрсәткече 6 дан артык була, бу кремний, германий һәм башка традицион югары сыну күрсәткече булган материалларныкыннан күпкә югарырак, бу исә ультра-нечкә оптик резонаторлар әзерләү өчен нигез сала. Тикшеренүчеләр моның оптик элемтә зонасында нибары дистәләгән нанометр калынлыктагы топологик изоляторлы яссы оптик куышлыкның беренче тапкыр гамәлгә ашырылуы булуын билгеләп үтәләр. Аннары висмут теллуриды калынлыгы белән ультра-нечкә оптик куышлыкның абсорбция спектры һәм резонанс дулкын озынлыгы үлчәнде. Ниһаять, көмеш пленка калынлыгының висмут теллуриды нанокушалыгы/фотон кристалл структураларында электромагнит белән индукцияләнгән үтә күренмәлелек спектрларына йогынтысы тикшерелә.

Висмут теллуридлы топологик изоляторларның зур мәйданлы яссы юка пленкаларын әзерләү һәм якын инфракызыл диапазондагы висмут теллурид материалларының ультра югары сыну күрсәткечен куллану аша, нибары дистәләгән нанометр калынлыктагы яссы оптик куышлык алына. Ультра нечкә оптик куышлык якын инфракызыл диапазонда нәтиҗәле резонанслы яктылык сеңдерүен гамәлгә ашыра ала һәм оптик элемтә диапазонында оптоэлектрон җайланмалар эшләүдә мөһим куллану кыйммәтенә ия. Висмут теллуридлы оптик куышлыкның калынлыгы резонанслы дулкын озынлыгына сызыклы һәм охшаш кремний һәм германий оптик куышлыгыныкыннан кечерәк. Шул ук вакытта, висмут теллуридлы оптик куышлык фотоник кристалл белән интеграцияләнә, атом системасының электромагнит белән индукцияләнгән үтә күренмәлелегенә охшаш аномаль оптик эффектка ирешү өчен, бу микроструктураның спектрын көйләү өчен яңа ысул тәкъдим итә. Бу тикшеренү яктылыкны көйләүдә һәм оптик функциональ җайланмаларда топологик изолятор материалларын тикшерүне алга этәрүдә билгеле бер роль уйный.