非晶与晶态 GeTe 纳米颗粒薄膜的谱分辨介电函数
摘要
相变材料(PCMs)在光存储和随机存取存储器中已得到成熟应用,并日益被用于脑启发计算和有源光子学等新兴课题的研究。这些应用利用了 PCMs 从非晶态到晶态结构转变时伴随的显著反射率和电阻率变化。然而,PCMs 通常通过溅射法制备为薄膜,该方法成本高、需要先进设备,且限制了样品与器件设计。在此,我们研究了一种用于可调谐光子学的更简单且更灵活的方法:使用亚 10 nm 的胶体 PCM 纳米颗粒(NPs)。我们报道了从红外到紫外光谱范围内非晶与晶态碲化锗(GeTe)NP 薄膜的光学性质。利用光谱椭偏仪并结合截面扫描电子显微镜、原子力显微镜和吸收光谱,我们提取了折射率 n、消光系数 k 和带隙 Eg,并与已知溅射 GeTe 薄膜的数值进行比较。我们发现基于 NP 的 GeTe 薄膜的 n 和 k 降低、Eg 增大,从而深入认识了纳米尺度 PCMs 的尺寸相关性质变化。此外,我们的结果揭示了 GeTe NPs 在近红外和可见光谱范围内用于可调谐光子学的适用性。最后,我们研究了 NP 薄膜的样品重现性与老化。我们发现胶体法制备的 PCM 薄膜在氮气下储存至少两个月保持稳定,进一步支持了这些材料在应用中的良好前景。
引用
@article{arxiv.2002.01236,
title = {Spectrally-resolved dielectric function of amorphous and crystalline GeTe nanoparticle thin films},
author = {Ann-Katrin U. Michel and Marilyne Sousa and Maksym Yarema and Olesya Yarema and Vladimir Ovuka and Nolan Lassaline and Vanessa Wood and David J. Norris},
journal= {arXiv preprint arXiv:2002.01236},
year = {2020}
}
备注
Optical Materials Engineering Laboratory, ETH Zurich, 8092 Zurich, Switzerland. IBM Research-Zurich, R\"uschlikon, Switzerland. Materials and Device Engineering Group, Department of Information Technology and Electrical Engineering, ETH Zurich, 8092 Zurich, Switzerland