SrTiO₃薄膜中高度局域的近零介电常数与表面声子极化激元
材料科学
2024-03-14 v1 光学
摘要
近期理论研究指出，过渡金属钙钛矿氧化物薄膜可在红外波段实现低损耗且亚波长局域性远强于体块晶体的表面声子极化激元。然而，此类模式迄今尚未被实验观测到。本文结合远场傅里叶变换红外光谱与近场同步辐射红外纳米光谱成像，研究了转移至金属和介电衬底上的100 nm厚自支撑SrTiO₃晶态薄膜中的声子极化激元。我们观察到对称-反对称模式劈裂，产生了近零介电常数模式与Berreman模式，以及高度局域（局域因子达10）的传播声子极化激元，两者均源于薄膜的深亚波长厚度。基于解析有限偶极子模型和数值有限差分法的理论建模完全佐证了实验结果。我们的工作揭示了氧化物薄膜作为红外光子学与极化激元学有前景平台的潜力。
引用
@article{arxiv.2403.08500,
title = {Highly confined epsilon-near-zero- and surface-phonon polaritons in SrTiO3 membranes},
author = {Ruijuan Xu and Iris Crassee and Hans A. Bechtel and Yixi Zhou and Adrien Bercher and Lukas Korosec and Carl Willem Rischau and Jérémie Teyssier and Kevin J. Crust and Yonghun Lee and Stephanie N. Gilbert Corder and Jiarui Li and Jennifer A. Dionne and Harold Y. Hwang and Alexey B. Kuzmenko and Yin Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.08500},
year = {2024}
}