Sb$_2$S$_3$ 薄膜可逆单脉冲激光诱导相变：多物理学建模与实验演示
应用物理
2025-04-24 v1
摘要
相变材料 (PCM) 因其由无定形到晶体可逆转换产生的大型光学调制而获得了巨大的兴趣。最近，诸如 SbS 之类的材料因其在可见光和近红外波段的低损耗、较大的折射率调制而而备受推崇。控制该材料的局部可逆相变对于未来的应用至关重要，而实现方式之一是利用脉冲激光。然而，SbS 的光学开关中的物理机制与限制尚不为人所熟知。本文我们考察了 SbS 的可逆激光诱导相变，特别关注驱动光学诱导无定化的机制，包括 PCM 及其环境的光学与热特性等多物理学因素。我们理论与实验确定了实现 PCM 可逆相变的激光能量阈值，不仅在完全无定形与晶体状态之间，甚至在部分结晶状态之间。我们还揭示了材料多晶化性与各向异性性对光学开关功率阈值具有不容忽视的影响。最后，我们讨论了厚度 SbS 层的激光无定化挑战，以及应对策略。这些结果使我们能够对 SbS 层的光学诱导可逆相变背后的物理机制进行定性与定量理解。
引用
@article{arxiv.2405.02249,
title = {Reversible single-pulse laser-induced phase change of Sb$_2$S$_3$ thin films: multi-physics modeling and experimental demonstrations},
author = {Capucine Laprais and Clément Zrounba and Julien Bouvier and Nicholas Blanchard and Matthieu Bugnet and Yael Gutiérrez and Saul Vazquez-Miranda and Shirly Espinoza and Peter Thiesen and Romain Bourrellier and Aziz Benamrouche and Nicolas Baboux and Guillaume Saint-Girons and Lotfi Berguiga and Sébastien Cueff},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.02249},
year = {2025}
}