氮化硅的亚ppm纳米机械吸收光谱
光学
2024-05-15 v1 介观与纳米尺度物理
应用物理
仪器与探测器
摘要
材料吸收是纳米光子系统中的一个关键限制；然而，其表征常常被散射和衍射损耗所掩盖。在这里，我们展示了纳米机械频率光谱可用于表征介电薄膜在百万分之一（ppm）水平的吸收，并利用它来表征化学计量氮化硅（SiN）的吸收，这是一种普遍存在的低损耗光机械材料。具体来说，我们跟踪一个高值SiN蹦床谐振器在响应 mW激光束光热加热时的频率偏移，并通过一个包含热应力松弛以及辐射和传导热传递的模型推断薄膜的吸收。一个关键的洞察是存在两个热化时间尺度：一个快速（秒）的时间尺度，归因于SiN薄膜的辐射热化；以及一个慢速（秒）的时间尺度，归因于硅器件芯片的寄生加热。我们推断SiN在532-1550 nm波长范围内的消光系数约为0.1-1 ppm，与波导谐振器设定的界限相当，并且明显低于膜片-腔光机械系统的估计值。我们的方法适用于广泛的纳米光子材料，并可能为其潜力提供新的见解。
引用
@article{arxiv.2312.05249,
title = {Sub-ppm Nanomechanical Absorption Spectroscopy of Silicon Nitride},
author = {Andrew T. Land and Mitul Dey Chowdhury and Aman R. Agrawal and Dalziel J. Wilson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.05249},
year = {2024}
}