一种可编程的晶圆级手性异质结构：扭曲排列碳纳米管与相变材料
光学
2024-06-21 v1 材料科学
摘要
在固态物质中于晶圆尺度设计和动态控制手性响应的能力为各个领域带来了新的机遇。本文提出了一种包含扭曲排列的一维（1D）碳纳米管（CNT）和非挥发性相变材料（PCM）的动态可编程、统一、可扩展的手性异质结构的完整计算机辅助设计和实验实现方案。我们开发了一个基于高性能机器学习框架（包括可微编程和无导数优化）的软件基础设施，以高效优化激子互易和线性各向异性诱导的非互易圆二色性（CD）响应的可调性。我们通过实验实现了包含晶圆级自组装排列CNT和沉积PCM的设计异质结构。我们通过诱导PCM的相变来动态编程互易和非互易CD响应，并且非互易响应在宽带光谱范围内表现出样品翻转时的极性反转。所有实验结果与模拟一致。此外，我们证明了异质结构的垂直维度随堆叠层数可扩展，并且排列的CNT扮演双重角色——产生CD响应的层和用于电编程PCM的焦耳加热电极。这种异质结构平台是通用的，可扩展到一维纳米材料和电光材料库，用于探索新颖的手性现象以及光子学和光电子学器件。
引用
@article{arxiv.2406.13190,
title = {A programmable wafer-scale chiroptical heterostructure of twisted aligned carbon nanotubes and phase change materials},
author = {Jichao Fan and Ruiyang Chen and Minhan Lou and Haoyu Xie and Nina Hong and Yingheng Tang and Weilu Gao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.13190},
year = {2024}
}