原子尺度光子腔的自组装
光学
2023-03-20 v1 应用物理
量子物理
摘要
尽管在自组装纳米技术构建模块（如大分子、纳米线和二维材料）的研究中取得了巨大进展，但连接纳米尺度与宏观尺度的合成自组装方法仍不可扩展，且劣于生物自组装。相比之下，平面半导体技术因其固有的可扩展性产生了巨大的技术影响，但它似乎无法达到自组装所实现的原子尺度维度。在此，我们利用表面力（包括Casimir-van der Waals相互作用）确定性地自组装并自对准悬空硅纳米结构，其空隙特征远小于传统光刻和刻蚀所能实现的特征长度尺度，而所用方法无非是传统光刻和刻蚀。该方法极为稳健，且自组装阈值在数千个被测器件中随所有控制参数单调变化。我们通过制备用任何其他已知方法都无法制作的纳米结构来展示这些概念的潜力：波导耦合的高Q硅光子腔将通信波段光子限制在2 nm空气隙中，纵横比为100，对应的模体积比衍射极限小100倍以上。扫描透射电子显微镜测量证实了即便亚纳米尺度器件也能构建。我们的工作朝着结合自组装实现的原子维度与平面半导体可扩展性的新一代制备技术迈出了第一步。
引用
@article{arxiv.2303.09610,
title = {Self-assembly of atomic-scale photonic cavities},
author = {Ali Nawaz Babar and Thor Weis and Konstantinos Tsoukalas and Shima Kadkhodazadeh and Guillermo Arregui and Babak Vosoughi Lahijani and Søren Stobbe},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.09610},
year = {2023}
}