የኦፕቲካል ኮሙኒኬሽን ባንድ፣ እጅግ በጣም ቀጭን የኦፕቲካል አስተጋባ

የኦፕቲካል ኮሙኒኬሽን ባንድ፣ እጅግ በጣም ቀጭን የኦፕቲካል አስተጋባ
የኦፕቲካል ሬዞናተሮች በተወሰነ ቦታ ላይ የተወሰኑ የብርሃን ሞገዶችን የሞገድ ርዝማኔዎች መተርጎም ይችላሉ እና በብርሃን-ነገር መስተጋብር ውስጥ ጠቃሚ አፕሊኬሽኖች አሏቸው።የጨረር ግንኙነት፣ የጨረር ዳሳሽ እና የጨረር ውህደት። የ resonator መጠን በዋናነት ቁሳዊ ባህሪያት እና የክወና የሞገድ ላይ የተመካ ነው, ለምሳሌ, አቅራቢያ ኢንፍራሬድ ባንድ ውስጥ የሚንቀሳቀሱ ሲሊከን resonators አብዛኛውን ጊዜ በመቶዎች የሚቆጠሩ ናኖሜትር እና ከዚያ በላይ የጨረር መዋቅሮች ያስፈልጋቸዋል. በቅርብ ዓመታት ውስጥ፣ እጅግ በጣም ቀጭን የፕላነር ኦፕቲካል ሬዞናተሮች በመዋቅራዊ ቀለም፣ በሆሎግራፊክ ምስል፣ በብርሃን መስክ ቁጥጥር እና በኦፕቲካል መሳሪያዎች ላይ ሊተገበሩ ስለሚችሉ ብዙ ትኩረትን ስቧል። የፕላነር ሬዞናተሮችን ውፍረት እንዴት መቀነስ እንደሚቻል ተመራማሪዎች ካጋጠሟቸው አስቸጋሪ ችግሮች አንዱ ነው.
ከተለምዷዊ ሴሚኮንዳክተር ቁሶች የተለዩ፣ 3D topological insulators (እንደ ቢስሙት ቴልሪድ፣አንቲሞኒ ቴልሪድ፣ቢስሙት ሴሊናይድ፣ወዘተ) በቶፖሎጂካል የተጠበቁ የብረት ወለል ግዛቶች እና የኢንሱሌተር ግዛቶች ያላቸው አዳዲስ የመረጃ ቁሶች ናቸው። የገጽታ ሁኔታ በጊዜ ተገላቢጦሽ ሲሜትሪ የተጠበቀ ነው፣ እና ኤሌክትሮኖች በማግኔቲክ ባልሆኑ ቆሻሻዎች የተበታተኑ አይደሉም፣ ይህም በአነስተኛ ኃይል ኳንተም ኮምፒውተር እና ስፒንትሮኒክ መሳሪያዎች ውስጥ ጠቃሚ የመተግበሪያ ተስፋዎች አሉት። በተመሳሳይ ጊዜ ቶፖሎጂካል ኢንሱሌተር ቁሶች እንደ ከፍተኛ የማጣቀሻ ኢንዴክስ ፣ ትልቅ ያልሆነ መስመር ያሉ እጅግ በጣም ጥሩ የእይታ ባህሪዎችን ያሳያሉ።ኦፕቲካልቅንጅት ፣ ሰፊ የስራ ስፔክትረም ክልል ፣ መስተካከል ፣ ቀላል ውህደት ፣ ወዘተ ፣ ይህም የብርሃን ቁጥጥርን እውን ለማድረግ አዲስ መድረክ ይሰጣልoptoelectronic መሣሪያዎች.
በቻይና የሚገኝ አንድ የምርምር ቡድን የቢስሙት ቴልሪድ ቶፖሎጂካል ኢንሱሌተር ናኖፊልሞችን በስፋት በመጠቀም እጅግ በጣም ቀጭን የኦፕቲካል ሬዞናተሮችን ለመስራት የሚያስችል ዘዴ አቅርቧል። የኦፕቲካል ክፍተቱ ከኢንፍራሬድ ባንድ አጠገብ ግልጽ የሆነ የማስተጋባት ባህሪያትን ያሳያል። Bismuth telluride በኦፕቲካል ኮሙኒኬሽን ባንድ (እንደ ሲሊከን እና ጀርማኒየም ካሉ ባህላዊ ከፍተኛ የማጣቀሻ ቁሶች ከማጣቀሻው ከፍ ያለ) ከ6 በላይ የሆነ በጣም ከፍተኛ የማጣቀሻ መረጃ አለው፣ ስለዚህም የኦፕቲካል ክፍተት ውፍረት ከድምፅ ድምጽ አንድ ሃያኛ ሊደርስ ይችላል። የሞገድ ርዝመት. በተመሳሳይ ጊዜ, የጨረር ሬዞናተር በአንድ-ልኬት የፎቶኒክ ክሪስታል ላይ ተቀምጧል, እና በጨረር የመገናኛ ባንድ ውስጥ ልቦለድ ኤሌክትሮማግኔቲክ የሆነ ግልጽነት ውጤት ይታያል, ይህም የሬዞናተሩን ከታም ፕላስሞን ጋር በማጣመር እና በአጥፊው ጣልቃገብነት ምክንያት ነው. . የዚህ ተፅዕኖ ስፔክትራል ምላሽ በኦፕቲካል ሬዞናተር ውፍረት ላይ የሚመረኮዝ ሲሆን በአካባቢው የማጣቀሻ ኢንዴክስ ለውጥ ላይ ጠንካራ ነው. ይህ ሥራ የአልትራቲን ኦፕቲካል ክፍተት፣ ቶፖሎጂካል ኢንሱሌተር የቁስ ስፔክትረም ደንብ እና የኦፕቲካል መሣሪያዎችን እውን ለማድረግ አዲስ መንገድ ይከፍታል።
በ FIG ላይ እንደሚታየው. 1a እና 1b፣ የጨረር ሬዞናተር በዋናነት የቢስሙት ቴልራይድ ቶፖሎጂካል ኢንሱሌተር እና የብር ናኖፊልሞችን ያቀፈ ነው። በማግኔትሮን ስፒትቲንግ የሚዘጋጁት የቢስሙት ቴልሪድ ናኖፊልሞች ትልቅ ቦታ እና ጥሩ ጠፍጣፋነት አላቸው። የቢስሙዝ ቴልሪድ እና የብር ፊልሞች ውፍረት 42 nm እና 30 nm ሲሆኑ፣ የኦፕቲካል ክፍተቱ በ 1100 ~ 1800 nm ባንድ ውስጥ ጠንካራ ድምፅ ማጉያ (ምስል 1 ሐ) ያሳያል። ተመራማሪዎቹ ይህንን የኦፕቲካል ክፍተት ከTa2O5 (182 nm) እና ከ SiO2 (260 nm) ንብርብሮች (ስእል 1e) በተለዋዋጭ ክምር በተሰራ የፎቶኒክ ክሪስታል ላይ ሲያዋህዱ፣ የተለየ የመምጠጥ ሸለቆ (ምስል 1f) ከመጀመሪያው አስተጋባ የመምጠጥ ጫፍ አጠገብ ታየ (~ 1550 nm)፣ ይህም በአቶሚክ ስርዓቶች ከሚፈጠረው ኤሌክትሮማግኔታዊ በሆነ መንገድ ከተፈጠረው ግልጽነት ውጤት ጋር ተመሳሳይ ነው።

የቢስሙት ቴልራይድ ቁሳቁስ በኤሌክትሮን ማይክሮስኮፕ እና በ ellipsometry በማስተላለፍ ተለይቶ ይታወቃል። ምስል 2a-2c የኤሌክትሮን ማይክሮግራፎችን (ከፍተኛ ጥራት ያላቸውን ምስሎች) እና የቢስሙዝ ቴልሪድ ናኖፊልምስ የኤሌክትሮን ዲፍራክሽን ንድፎችን ያሳያል። ከሥዕሉ ላይ እንደሚታየው የተዘጋጀው የቢስሙዝ ቴልሪድ ናኖፊልሞች የ polycrystalline ቁሶች ናቸው, እና ዋናው የእድገት አቅጣጫ (015) ክሪስታል አውሮፕላን ነው. ምስል 2d-2f በኤሊፕሶሜትር የሚለካውን የቢስሙት ቴልሪድ ውስብስብ የማጣቀሻ መረጃ ጠቋሚ እና የተገጠመውን የገጽታ ሁኔታ እና የስቴት ኮምፕሌክስ ሪፍራክቲቭ ኢንዴክስ ያሳያል። ውጤቶቹ እንደሚያሳዩት የመሬቱ ሁኔታ የመጥፋት መጠን በ 230 ~ 1930 nm ውስጥ ካለው የማጣቀሻ ኢንዴክስ የበለጠ ነው, ይህም የብረት-መሰል ባህሪያትን ያሳያል. የሰውነት አንጸባራቂ ኢንዴክስ ከ 6 በላይ የሞገድ ርዝመቱ ከ 1385 nm በላይ ሲሆን ይህም ከሲሊኮን, ጀርመኒየም እና ሌሎች ባህላዊ የከፍተኛ ተከላካይ ጠቋሚ ቁሳቁሶች በጣም ከፍተኛ ነው, ይህም የአልትራሳውንድ ዝግጅት መሰረት ይጥላል. - ቀጭን የኦፕቲካል ሬዞናተሮች. ተመራማሪዎቹ ይህ በኦፕቲካል ኮሙኒኬሽን ባንድ ውስጥ በአስር ናኖሜትሮች ውፍረት ያለው የቶፖሎጂካል ኢንሱሌተር ፕላን ኦፕቲካል ክፍተት ለመጀመሪያ ጊዜ የተዘገበ መሆኑን ጠቁመዋል። በመቀጠል፣ እጅግ በጣም ቀጭን የጨረር ክፍተት የመምጠጥ ስፔክትረም እና የሬዞናንስ ሞገድ ርዝመት በቢስሙት ቴልራይድ ውፍረት ተለካ። በመጨረሻም፣ የብር ፊልም ውፍረት በኤሌክትሮማግኔቲክ ተነሳሽነት በBismut Teluride nanocavity/photonic crystal አወቃቀሮች ላይ የሚያሳድረው ተጽዕኖ ተረጋግጧል።

የቢስሙት ቴልሪድ ቶፖሎጂካል ኢንሱሌተሮች ሰፊ ቦታ ጠፍጣፋ ስስ ፊልሞችን በማዘጋጀት እና ከኢንፍራሬድ ባንድ አጠገብ ካለው የቢስሙት ቴልሪድ ቁሶች እጅግ በጣም ከፍተኛ የማጣቀሻ መረጃን በመጠቀም በአስር ናኖሜትሮች ውፍረት ያለው የፕላነር ኦፕቲካል ክፍተት ይገኛል። በጣም ቀጭን የጨረር አቅልጠው በአቅራቢያው ኢንፍራሬድ ባንድ ውስጥ ቀልጣፋ resonant ብርሃን ለመምጥ መገንዘብ ይችላል, እና የኦፕቲካል ኮሙኒኬሽን ባንድ ውስጥ optoelectronic መሣሪያዎች ልማት ውስጥ ጠቃሚ መተግበሪያ ዋጋ አለው. የቢስሙት ቴልሪድ ኦፕቲካል ክፍተት ውፍረት ከሬዞናንት ሞገድ ርዝመት ጋር ቀጥተኛ ነው፣ እና ከተመሳሳይ ሲሊከን እና ጀርማኒየም ኦፕቲካል ክፍተት ያነሰ ነው። በተመሳሳይ ጊዜ, bismuth telluride የጨረር አቅልጠው ከፎቶኒክ ክሪስታል ጋር የተዋሃደ ነው, ይህም በኤሌክትሮማግኔቲክ ምክንያት የአቶሚክ ሥርዓት ግልጽነት ጋር ተመሳሳይ anomalous የጨረር ውጤት ለማሳካት, microstructure ያለውን ስፔክትረም ደንብ የሚሆን አዲስ ዘዴ ይሰጣል. ይህ ጥናት በብርሃን ቁጥጥር እና በኦፕቲካል ተግባራዊ መሳሪያዎች ውስጥ የቶፖሎጂካል ኢንሱሌተር ቁሳቁሶችን ምርምርን በማስተዋወቅ ረገድ የተወሰነ ሚና ይጫወታል.