用于可调红外等离激元学的超掺杂硅纳米天线与超表面

我们展示了有序超掺杂硅纳米盘阵列的实验实现，其表现出局域表面等离激元共振。通过将自由载流子浓度在 $10^{20}$ 至 $10^{21}\,\text{cm}^{-3}$ 间调节，该等离激元在 2 至 5 $\mu$m 的光谱窗口内可广泛调谐。我们表明，采用直径小至 100 nm、高 23 nm 的纳米结构，全硅等离激元超表面可实现强红外光吸收。我们的数值模拟与实验数据高度吻合，并就纳米结构形状以及近场效应对超表面光学性质的影响提供了物理见解。我们的结果为基于全硅的集成等离激元器件（例如用于化学或生物传感，或热成像）开辟了极具前景的方向。