上海光機(jī)所在基于ENZ材料的寬帶完美吸收體研究方面取得進(jìn)展
近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所薄膜光學(xué)實(shí)驗(yàn)室在基于ENZ (epsilon-near-zero)材料的寬帶完美吸收體方面取得新進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)提出了一種基于ENZ模式和局域表面等離激元共振（LSPR）模式非劈裂耦合的可調(diào)寬帶完美吸收體的設(shè)計(jì)方案，利用亞波長單層ITO橢球殼陣列激發(fā)空間分離的ENZ和LSPR模式，在1435-1680 nm范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了>98%的偏振無關(guān)、廣角光吸收。該方案兼容低成本的自組裝技術(shù)，有利于低成本大面積寬帶完美吸收體制造。相關(guān)成果以“Polarization-Independent,Tunable,Broadband Perfect Absorber Based On Semi-Sphere Patterned Epsilon-Near-Zero Films”為題發(fā)表在《應(yīng)用表面科學(xué)》（Applied Surface Science）上。 S gssNv
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光吸收在許多線性和非線性光學(xué)應(yīng)用中是至關(guān)重要的。近年來，平面 ENZ材料為各種窄帶、寬帶、可調(diào)諧完美吸收體提供了有效的解決方案。然而，平面ENZ材料用于完美吸收面臨顯著的偏振依賴和角度依賴問題，限制了基于平面的ENZ材料的完美吸收體的應(yīng)用場景。ENZ材料與超表面結(jié)合可解決上述偏振和角度依賴問題。然而，目前的超表面方案不可避免地涉及復(fù)雜設(shè)計(jì)、多步制造，以及昂貴的FIB或EBL技術(shù)，使得器件尺寸限制在百微米量級。 R{ u dV
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研究團(tuán)隊(duì)提出了基于半球圖案化的ENZ薄膜的寬帶完美吸收體方案，利用半橢球殼ENZ薄膜獨(dú)特的超薄薄膜和納米顆粒特征，激發(fā)空間分離的ENZ和LSPR共振模式，實(shí)現(xiàn)寬帶完美吸收。獨(dú)特的結(jié)構(gòu)對稱性使得吸收體具有偏振無關(guān)和寬角特征，而ENZ材料的主動(dòng)可調(diào)特征賦予了吸收體可調(diào)諧能力。此外，完美吸收體兼容自組裝工藝，可低成本實(shí)現(xiàn)厘米級甚至晶圓級器件制備。除ITO材料外，本文提出的完美吸收體方案適用于其他具有ENZ和等離激元特征的ENZ材料，如CdO、AZO、TiN等，有利于實(shí)現(xiàn)更多波長范圍的寬帶完美吸收體。 o]]sm}3N
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圖1.（a）ITO半橢球殼激發(fā)單元及可調(diào)吸收帶的實(shí)現(xiàn)原理示意圖；（b）寬帶完美吸收體結(jié)構(gòu)示意圖；（c）器件截面的微觀形貌；（d）器件的反射光譜及實(shí)物圖。 O*.n;_&
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圖2.（a）器件在不同入射角下的反射光譜；（b）器件在不同偏振態(tài)下的反射光譜。 w@Asz9Lq%
相關(guān)研究獲得了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，國家自然科學(xué)基金以及中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)的支持。 p:W{c/tV
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原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.153551
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太專業(yè)了.沒看懂 啊.