宽禁带半导体 CuAlO2 中的巨大光学各向异性
材料科学
2024-12-18 v1
摘要
整个可见光谱范围内的巨大光学各向异性对于先进光子应用至关重要，它能够在宽光谱范围内实现无光损耗的精确光操控。在此，我们证明了 CuAlO2 在整个可见光谱范围内表现出巨大的光学各向异性和透明性，这得益于其独特的三维 O-Cu-O 哑铃结构和二维受限激子。使用毫米级单晶，我们独立测量了 ab 面和 c 轴的光学性质，揭示了最大双折射率（= 3.67）和线性二向色性（= 5.21），这是迄今为止报道的最高值。CuAlO2 在整个可见光范围内保持超过 0.5 的双折射率，并具有 3.71 eV 的宽直接带隙，超过了在可见光谱中透明的商用各向异性晶体的双折射率。通过二维屏蔽氢模型和第一性原理计算，我们证明了这种巨大的各向异性源于局限于原子厚度层内的独特激子 Cu d-p 跃迁。这种巨大的光学各向异性和整个可见光谱范围内的透明性使 CuAlO2 成为未来光子技术的有力候选者。
引用
@article{arxiv.2412.12697,
title = {Colossal optical anisotropy in wide-bandgap semiconductor CuAlO2},
author = {Baekjune Kang and Junhee Shin and Myeongjun Kang and Uksam Choi and Uihyeon Seo and Kunook Chung and Jong Mok Ok and Hosub Jin and Changhee Sohn},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.12697},
year = {2024}
}