高折射率拓扑绝缘体碲化铋赋能的深亚波长共振超光子学
光学
2022-09-08 v2
摘要
在纳米光子学中，无金属的小模体积、高品质因子（Q）共振和强场增强从根本上随折射率缩放，并且是许多涉及光-物质相互作用实现的关键。拓扑绝缘体（TI）是一类具有拓扑保护表面态的绝缘体材料，其中一些表现出极高的介电常数。在此，我们研究了 TI 碲化铋（Bi2Te3）单晶的光学性质。我们发现体态和表面态均对极大的光学常数有贡献，折射率实部在 n~11 处达到峰值。利用这些超高折射率值，我们证明 Bi2Te3 超表面能够在深亚波长结构中压缩光，其基频磁偶极（MD）共振被限制在小于 {\lambda}/10 的晶胞尺寸内。我们进一步表明，致密超薄超表面阵列可同时提供由表面金属态和体高折射率引起的大磁性和电场增强。这些发现展示了硫系 TI 材料作为一种平台的潜力，该平台利用超高折射率介电响应与表面金属态的独特组合，用于传感、非线性产生和量子信息中的超材料设计与纳米光子学应用。
引用
@article{arxiv.2208.07799,
title = {Deep-subwavelength resonant metaphotonics enabled by high-index topological insulator bismuth telluride},
author = {Danveer Singh and Sukanta Nandi and Yafit Fleger and Shany Z. Cohen and Tomer Lewi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.07799},
year = {2022}
}