纳米空腔作为硅中可重写动量工程光子学的光学天线

光学天线被广泛用于将电磁场局域在远低于衍射极限的尺度，从而在纳米光子学中增强光与物质的相互作用。然而，光学限制接近固体中电子德布罗意波长的区域——此时光子动量分布展宽到足以放宽光学选择定则——在很大程度上仍未得到探索。在此，我们展示了嵌入晶体硅内的纳米空腔可充当此类光学天线，在无需引入任何外来材料的情况下，显著改变间接半导体的光学响应。利用电诱导的熔融-淬火过程，我们在整个体硅中产生了纳米空腔，并通过高分辨率电子显微镜、衍射分析、傅里叶滤波晶格重建、元素图谱以及光学和振动光谱学得到了证实。含有空腔的硅表现出强烈的宽带光致发光和电致发光，其光谱与由类似尺寸的金属或半导体纳米限制器产生的光谱无法区分，这确立了介电不连续性（而非限制器成分）控制着所观察到的动量辅助光学跃迁。通过交替的电调节和光学再结晶，发光可以被反复写入、擦除和重写。这些发现确立了纳米空腔作为极端光学限制的一个先前未探索的平台，并证明了光子功能可以直接嵌入体硅内部并进行重构。