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使用带隙工程技术抑制功能性纳米光子学在可见光和近红外范围内的材料损失

2020-10-16 11:41:08浏览:545来源:两江科技评论   
 陷光在许多光子应用中至关重要,比如激光器、传感、以及谐波的产生。高质量谐振器以约为2Q /ω0的时间以局部谐振模式的形式促进光捕获,其中Q是模式的品质因数,ω0是其本征频率。功能纳米光子学需要光定位,因此在亚波长光谐振器中需要高Q因子。但是,这些纳米谐振器的Q因子受辐射和材料损耗的限制,在可见光范围内不超过几十倍。尽管可以通过调整弱散射状态(例如连续体中的束缚状态(BIC))来抑制辐射损耗,但是材料(耗散)损耗需要一种根本不同的方法。全介电纳米结构由于其强大的光学共振以及在近红外范围内的低材料损耗,最近为功能纳米光子学带来了令人兴奋的机遇。它们较大的吸收系数阻碍了将这些概念推向可见光范围,从而促使人们寻找纳米光子学的替代电介质。


       近日,来自纽约市立大学先进科学研究中心的Mingsong Wang等人采用带隙工程技术来合成氢化非晶硅纳米粒子(a-Si:H NPs),为功能纳米光子学提供了理想的功能。他们观察到由氢化引起的带隙重整化导致可见光范围内a-Si:H NPs的材料损失受到显著抑制,在单个NPs中产生强的高阶共振模,Q值在可见光和近红外范围内高约100。他们还通过将a-Si:H NP耦合到光致变色螺吡喃分子上来实现高度可调谐的全介电亚原子。他们还演示了在低入射光强度下,高阶共振模式下光散射的大约70%的可逆全光调谐。他们的结果促进了高效可见纳米光子器件的开发。相关研究工作发表在《Nature Communications》上。(詹若男)

文章链接:Mingsong Wang et al. Suppressing material loss in the visible and near-infrared range for functional nanophotonics using bandgap engineering. Nature Communications (2020) 11:5055
       https://doi.org/10.1038/s41467-020-18793-y

(责任编辑:小编)
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