薄膜光学吸收体中的广义 Brewster 角效应及其在石墨烯氢气传感中的应用
光学
2019-04-24 v1 介观与纳米尺度物理
材料科学
摘要
广义 Brewster 角（GBA）是 p 和 s 偏振光发生反射偏振的入射角。实现 s 偏振 Brewster 效应需要具有磁响应的材料，而在光学频率下这具有挑战性，因为材料在这些频率下的磁响应极弱。在此，我们利用由吸收衬底上的介电薄膜组成的薄膜吸收体系统在可见光下实验实现了 GBA 效应。对于 p 和 s 偏振光，在不同入射角和多个波长处实现了反射偏振。我们为薄膜光吸收体中的广义 Brewster 效应提供了理论框架。我们利用转移到 GBA 处薄膜吸收体上的单层石墨烯薄膜展示了氢气传感，其面质量灵敏度约为 1 fg/mm2。这种超高灵敏度源于暗点附近特别是 GBA 处的强相位敏感性，以及平面纳米腔中强的光-物质相互作用。这些发现脱离了薄膜作为单纯干涉光学涂层的传统领域，并突出了其许多潜在应用，包括气体传感和生物传感。
引用
@article{arxiv.1904.10075,
title = {Generalized Brewster-angle effect in thin-film optical absorbers and its application for graphene hydrogen sensing},
author = {Kandammathe Valiyaveedu Sreekanth and Mohamed ElKabbash and Rohit Medwal and Jihua Zhang and Theodore Letsou and Giuseppe Strangi and Michael Hinczewski and Rajdeep S. Rawat and Chunlei Guo and Ranjan Singh},
journal= {arXiv preprint arXiv:1904.10075},
year = {2019}
}
备注
5 figures and 12 Supporting figures