IV族纳米线阵列中的扩展短波红外吸收
应用物理
2021-01-27 v1 介观与纳米尺度物理
材料科学
光学
摘要
利用可扩展材料在扩展短波红外(e-SWIR)波段调控光吸收，是实现低成本、高性能传感与成像技术长期追求的关键能力。本文中，我们利用锡含量达9 at.%、直径可变的亚稳GeSn纳米线有序阵列构成的硅集成平台，展示了增强的、可调的e-SWIR吸收。我们将详细仿真与实验分析相结合，系统研究光与GeSn纳米线的相互作用，以定制并优化纳米线阵列的几何参数及相应光学响应。直径依赖的漏模共振峰在理论上被预测、并在实验中得到证实，其可调波长范围为1.5至2.2 {\mu}m。使用直径为325 nm的纳米线，在2.1 {\mu}m处实现了相对于GeSn薄膜三倍的吸收增强。时域有限差分仿真揭示了e-SWIR增强吸收的内在机制。在直径大于325 nm时观察到HE11与HE12共振模与纳米线的耦合，而在较小直径和较长波长下HE11模被导入下层Ge层。纳米线中的锥形结构进一步拓宽了吸收范围并最小化反射。这种调控并增强e-SWIR吸收的能力，为基于全IV族平台实现新型光子器件奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2007.03460,
title = {Extended Short-Wave Infrared Absorption in Group IV Nanowire Arrays},
author = {A. Attiaoui and É. Bouthillier and G. Daligou and A. Kumar and S. Assali and O. Moutanabbir},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.03460},
year = {2021}
}
备注
15 pages, 5 figures, 2 Tables, 8 Supplementary information Figures