የኦፕቲካል ኮሙኒኬሽን ባንድ፣ እጅግ በጣም ቀጭን የኦፕቲካል ሪሶናተር

የኦፕቲካል ኮሙኒኬሽን ባንድ፣ እጅግ በጣም ቀጭን የኦፕቲካል ሪሶናተር
የኦፕቲካል ሬዞናተሮች በተወሰነ ቦታ ውስጥ የተወሰኑ የብርሃን ሞገዶችን የሞገድ ርዝመት አካባቢያዊ ማድረግ ይችላሉ፣ እና በብርሃን-ቁስ መስተጋብር ውስጥ አስፈላጊ አተገባበር ሊኖራቸው ይችላል፣የኦፕቲካል ኮሙኒኬሽንየኦፕቲካል ዳሰሳ እና የኦፕቲካል ውህደት። የሬዞናተሩ መጠን በዋናነት የሚወሰነው በቁሳዊ ባህሪያት እና በአሠራር ሞገድ ርዝመት ላይ ነው፣ ለምሳሌ፣ በአቅራቢያው ባለው የኢንፍራሬድ ባንድ ውስጥ የሚሰሩ የሲሊኮን ሬዞናተሮች ብዙውን ጊዜ በመቶዎች የሚቆጠሩ ናኖሜትሮች እና ከዚያ በላይ የሆኑ የኦፕቲካል መዋቅሮችን ይፈልጋሉ። በቅርብ ዓመታት ውስጥ፣ እጅግ በጣም ቀጭን የሆኑ ፕላናር ኦፕቲካል ሬዞናተሮች በመዋቅራዊ ቀለም፣ በሆሎግራፊክ ኢሜጂንግ፣ በብርሃን መስክ ቁጥጥር እና በኦፕቶኤሌክትሮኒክ መሳሪያዎች ውስጥ ሊተገበሩ ስለሚችሉ ብዙ ትኩረትን ስበዋል። የፕላናር ሬዞናተሮችን ውፍረት እንዴት መቀነስ እንደሚቻል ተመራማሪዎች ከሚያጋጥሟቸው አስቸጋሪ ችግሮች አንዱ ነው።
ከባህላዊ ሴሚኮንዳክተር ቁሳቁሶች በተለየ መልኩ፣ 3D ቶፖሎጂካል ኢንሱሌተሮች (እንደ ቢስሙት ቴሉሪድ፣ አንቲሞኒ ቴሉሪድ፣ ቢስሙት ሴሌናይድ፣ ወዘተ) ቶፖሎጂካል በሆነ መልኩ የተጠበቁ የብረት ወለል ሁኔታዎች እና የኢንሱሌተር ሁኔታዎች ያሏቸው አዳዲስ የመረጃ ቁሳቁሶች ናቸው። የገጽታ ሁኔታ በጊዜ መገልበጥ ሲሜትሪ የተጠበቀ ነው፣ እና ኤሌክትሮኖቹ በማግኔቲክ ባልሆኑ ቆሻሻዎች የተበተኑ አይደሉም፣ ይህም በዝቅተኛ ኃይል ባላቸው የኳንተም ኮምፒውቲንግ እና ስፒንትሮኒክ መሳሪያዎች ውስጥ አስፈላጊ የትግበራ ተስፋዎች አሉት። በተመሳሳይ ጊዜ፣ ቶፖሎጂካል ኢንሱሌተር ቁሳቁሶች እንደ ከፍተኛ የማጣቀሻ መረጃ ጠቋሚ፣ ትልቅ መስመራዊ ያልሆነ የኦፕቲካል ባህሪያት ያሳያሉ።ኦፕቲካልየብርሃን ቁጥጥርን እውን ለማድረግ አዲስ መድረክ የሚሰጥ ኮፊሸንት፣ ሰፊ የስራ ስፔክትረም ክልል፣ ተለዋዋጭነት፣ ቀላል ውህደት፣ ወዘተ።የኦፕቶኤሌክትሮኒክስ መሳሪያዎች.
በቻይና የሚገኝ የምርምር ቡድን ሰፋፊ ቦታዎችን የሚያድጉ የቢስሙት ቴሉሪድ ቶፖሎጂካል ኢንሱሌተር ናኖፊልሞችን በመጠቀም እጅግ በጣም ቀጭን የኦፕቲካል ሬዞናተሮችን ለማምረት የሚያስችል ዘዴ አቅርቧል። የኦፕቲካል ጉድጓዱ በአቅራቢያው ባለው የኢንፍራሬድ ባንድ ውስጥ ግልጽ የሆነ የሬዞናንስ መምጠጥ ባህሪያትን ያሳያል። ቢስሙት ቴሉሪድ በኦፕቲካል ኮሙኒኬሽን ባንድ ውስጥ ከ6 በላይ የሆነ በጣም ከፍተኛ የሪፍራክቲቭ ኢንዴክስ አለው (እንደ ሲሊከን እና ጀርማኒየም ካሉ ባህላዊ ከፍተኛ የሪፍራክቲቭ ኢንዴክስ ቁሳቁሶች ሪፍራክቲቭ ኢንዴክስ ከፍ ያለ)፣ ስለዚህ የኦፕቲካል ጉድጓዱ ውፍረት የሬዞናንስ ሞገድ ርዝመት አንድ ሃያኛ ሊደርስ ይችላል። በተመሳሳይ ጊዜ የኦፕቲካል ሬዞናተር በአንድ-ልኬት ፎቶኒክ ክሪስታል ላይ ይቀመጣል፣ እና በኦፕቲካል ኮሙኒኬሽን ባንድ ውስጥ አዲስ በኤሌክትሮማግኔቲክ የሚመጣ ግልጽነት ውጤት ይታያል፣ ይህም ሬዞናተር ከታምም ፕላዝሞን ጋር በመገናኘቱ እና አጥፊ ጣልቃ ገብነቱ ምክንያት ነው። የዚህ ውጤት ስፔክትራል ምላሽ በኦፕቲካል ሬዞናተር ውፍረት ላይ የተመሰረተ ሲሆን ለአካባቢው የሪፍራክቲቭ ኢንዴክስ ለውጥ ጠንካራ ነው። ይህ ስራ እጅግ በጣም ቀጭን የኦፕቲካል ጉድጓዱን፣ ቶፖሎጂካል ኢንሱሌተር ቁስ ስፔክትረም ቁጥጥር እና ኦፕቶኤሌክትሮኒክ መሳሪያዎችን እውን ለማድረግ አዲስ መንገድ ይከፍታል።
በስእል 1a እና 1b ላይ እንደሚታየው፣ የኦፕቲካል ሬዞናተር በዋናነት ከቢስሙዝ ቴሉሪድ ቶፖሎጂካል ኢንሱሌተር እና ከብር ናኖፊልሞች የተዋቀረ ነው። በማግኔትሮን ስፐተርቲንግ የተዘጋጁት የቢስሙዝ ቴሉሪድ ናኖፊልሞች ትልቅ ቦታ እና ጥሩ ጠፍጣፋነት አላቸው። የቢስሙዝ ቴሉሪድ እና የብር ፊልሞች ውፍረት በቅደም ተከተል 42 nm እና 30 nm ሲሆን፣ የኦፕቲካል ክፍተት በ1100~1800 nm ባንድ ውስጥ ጠንካራ የሬዞናንስ መምጠጥ ያሳያል (ምስል 1ሐ)። ተመራማሪዎቹ ይህንን የኦፕቲካል ክፍተት ከተለዋዋጭ የTa2O5 (182 nm) እና SiO2 (260 nm) ንብርብሮች በተሰራ የፎቶኒክ ክሪስታል ላይ ሲያዋህዱ (ምስል 1e)፣ የተለየ የመምጠጥ ሸለቆ (ምስል 1f) ከመጀመሪያው የሬዞናንት መምጠጥ ጫፍ (~1550 nm) አጠገብ ታየ፣ ይህም በአቶሚክ ስርዓቶች ከሚመነጨው ኤሌክትሮማግኔቲክ በሆነ መንገድ ከሚመጣው ግልጽነት ውጤት ጋር ተመሳሳይ ነው።

የቢስሙዝ ቴሉሪድ ቁስ በትራንስሚሽን ኤሌክትሮን ማይክሮስኮፒ እና ኤሊፕሶሜትሪ ተለይቶ ይታወቃል። ምስል 2a-2c የትራንስሚሽን ኤሌክትሮን ማይክሮግራፎችን (ከፍተኛ ጥራት ያላቸው ምስሎች) እና የቢስሙዝ ቴሉሪድ ናኖፊልሞች የተመረጡ የኤሌክትሮን ዲፍራክሽን ቅጦችን ያሳያል። ከሥዕሉ እንደሚታየው የተዘጋጁት የቢስሙዝ ቴሉሪድ ናኖፊልሞች ፖሊክሪስታሊን ቁሶች ሲሆኑ ዋናው የእድገት አቅጣጫ (015) ክሪስታል ፕላን ነው። ምስል 2d-2f በኤሊፕሶሜትር እና በተገጠመው የገጽታ ሁኔታ እና በስቴት ውስብስብ ሪፍራክቲቭ ኢንዴክስ የሚለካውን የቢስሙዝ ቴሉሪድ ውስብስብ ሪፍራክቲቭ ኢንዴክስ ያሳያል። ውጤቶቹ እንደሚያሳዩት የገጽታ ሁኔታ የመጥፋት ኮፊሸንት በ230~1930 nm ክልል ውስጥ ካለው ሪፍራክቲቭ ኢንዴክስ የበለጠ ሲሆን ይህም የብረት መሰል ባህሪያትን ያሳያል። የሰውነት ሞገድ ርዝመቱ ከ1385 nm በላይ ሲሆን የሰውነት ሞገድ ርዝመቱ ከ6 በላይ ሲሆን ይህም ከሲሊኮን፣ ከጀርማኒየም እና ከሌሎች ባህላዊ ከፍተኛ-ነጸብራቅ ኢንዴክስ ቁሳቁሶች በጣም ከፍ ያለ ሲሆን ይህም እጅግ በጣም ቀጭን የኦፕቲካል ሬዞናተሮችን ለማዘጋጀት መሰረት ይጥላል። ተመራማሪዎቹ ይህ በኦፕቲካል ኮሙኒኬሽን ባንድ ውስጥ በአስር ናኖሜትሮች ብቻ ውፍረት ያለው ቶፖሎጂካል ኢንሱሌተር ፕላናር ኦፕቲካል ጎድጓዳ መኖሩ የመጀመሪያው ሪፖርት መሆኑን ይጠቁማሉ። በመቀጠልም፣ እጅግ በጣም ቀጭን የኦፕቲካል ጎድጓዳ የመምጠጥ ስፔክትረም እና የሬዞናንስ ሞገድ ርዝመት በቢስሙዝ ቴሉሪድ ውፍረት ተለክተዋል። በመጨረሻም፣ የብር ፊልም ውፍረት በቢስሙዝ ቴሉሪድ ናኖካቪቲ/ፎቶኒክ ክሪስታል መዋቅሮች ውስጥ በኤሌክትሮማግኔቲክ በሚመጣ ግልጽነት ስፔክትራ ላይ የሚያሳድረው ተጽዕኖ ተመርምሯል።

ሰፊ የሆነ ጠፍጣፋ ቀጭን የቢስሙዝ ቴሉሪድ ቶፖሎጂካል ኢንሱሌተሮችን በማዘጋጀት እና በአቅራቢያው ባለው የኢንፍራሬድ ባንድ ውስጥ ያለውን እጅግ በጣም ከፍተኛ የሆነ የቢስሙዝ ቴሉሪድ ቁሳቁሶችን በመጠቀም፣ በአስር ናኖሜትሮች ብቻ ውፍረት ያለው ጠፍጣፋ የኦፕቲካል ክፍተት ይገኛል። እጅግ በጣም ቀጭን የሆነው የኦፕቲካል ክፍተት በአቅራቢያው ባለው የኢንፍራሬድ ባንድ ውስጥ ውጤታማ የሆነ የሬዞናንት ብርሃን መምጠጥን ሊያሳይ ይችላል፣ እና በኦፕቲካል ኮሙኒኬሽን ባንድ ውስጥ የኦፕቶኤሌክትሮኒክስ መሳሪያዎችን በማልማት ረገድ ጠቃሚ የትግበራ እሴት አለው። የቢስሙዝ ቴሉሪድ የኦፕቲካል ክፍተት ውፍረት ከሬዞናንት ሞገድ ርዝመት ጋር መስመራዊ ሲሆን ከተመሳሳይ ሲሊኮን እና ጀርማኒየም ኦፕቲካል ክፍተት ያነሰ ነው። በተመሳሳይ ጊዜ፣ የቢስሙዝ ቴሉሪድ ኦፕቲካል ክፍተት ከኤሌክትሮማግኔቲክ ኃይል የተነሳ ግልጽነት ጋር ተመሳሳይ የሆነ ያልተለመደ የኦፕቲካል ተጽእኖ ለማሳካት ከፎቶኒክ ክሪስታል ጋር ተዋህዷል፣ ይህም የማይክሮስትራክቸር ስፔክትረም ቁጥጥር አዲስ ዘዴ ይሰጣል። ይህ ጥናት በብርሃን ቁጥጥር እና በኦፕቲካል ተግባራዊ መሳሪያዎች ውስጥ የቶፖሎጂካል ኢንሱሌተር ቁሳቁሶችን ምርምር በማስፋፋት ረገድ የተወሰነ ሚና ይጫወታል።