利用带隙工程抑制功能纳米光子学中的材料损耗
光学
2019-12-11 v1 材料科学
应用物理
摘要
全介质纳米天线近年来为功能纳米光子学开辟了令人振奋的机遇，这归因于其在近红外波段强光学共振与低材料损耗的特性。将这些概念推进至可见光波段受到Si及其他高折射率半导体较大吸收系数的阻碍，从而促使人们寻找纳米光子学的替代介质。在本文中，我们采用带隙工程合成氢化非晶硅纳米颗粒（a-Si:H NPs），其为功能纳米光子学提供了理想特性。我们观察到a-Si:H NPs在可见光波段因氢化诱导的带隙重整化引起显著的材料损耗抑制，首次在可见光与近红外波段于单个a-Si:H NPs中产生Q因子高达约100的共振模式。为展示光-物质相互作用增强，我们实现了与光致变色螺吡喃（SP）分子耦合的高度可调全介质纳米天线。我们展示了在高Q共振模式下光散射约70%的可逆全光调谐，而在非共振时调谐性极小。这一显著的全光调谐效应在约3.8 W/cm2的紫外光与约1.1*10^2 W/cm2的绿光低入射光强下实现。
引用
@article{arxiv.1912.04835,
title = {Suppressing Material Loss for Functional Nanophotonics Using Bandgap Engineering},
author = {Mingsong Wang and Alex Krasnok and Sergey Lepeshov and Guangwei Hu and Taizhi Jiang and Jie Fang and Brian A. Korgel and Andrea Alù and Yuebing Zheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.04835},
year = {2019}
}