等离子体增强原子层沉积生长的 SiO₂/TiO₂ 异质结构的线性和非线性光学性质
材料科学
2025-12-12 v2 应用物理
摘要
在电偶极近似下，二次谐波（SH）辐射只能在非中心对称体晶体中产生。由体晶体制备的非线性薄膜因复杂的高温制造工艺而具有技术挑战性。在本工作中，采用与 CMOS 兼容的技术——等离子体增强原子层沉积（PEALD），在 100°C 的沉积温度下制备了由非晶材料 SiO₂ 和 TiO₂ 组成的异质结构。利用单轴色散模型，我们表征了其形态双折射特性，这可以在波导或其他非线性光学应用中实现相位匹配条件。通过应用基于干涉条纹的技术，我们确定了有效二阶体磁化率的最大对角分量 χ_{zzz}^{(2)} = 1.30±0.13 pm/V，波长为 1032 nm。值得注意的是，我们观察到来自双组分纳米层合结构的强 SH 信号，其强度比单层大几个数量级。我们样品中的 SH 信号仅需要界面处反演对称性的破缺。这里，非复合材料的光学性质可以通过有前景的 PEALD 技术精确调控。
引用
@article{arxiv.2512.09819,
title = {Linear and Nonlinear Optical Properties of SiO$_2$/TiO$_2$ Heterostructures Grown by Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition},
author = {Jinsong Liu and Martin Mičulka and Raihan Rafi and Sebastian Beer and Denys Sevriukov and Stefan Nolte and Sven Schröder and Andreas Tünnermann and Isabelle Staude and Adriana Szeghalmi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.09819},
year = {2025}
}