半导体纳米线中 TE 偏振相关的耐温非辐射偶极模

圆柱形纳米线的偏振依赖散射各向异性在纳米天线、光热疗法、热光伏、催化、传感、光学滤波器和开关等方面具有众多潜在应用。在所有这些应用中，温度依赖的材料特性起着重要作用，并且常根据辐射阻尼或耗散阻尼的主导地位对性能产生不利影响。在此，我们基于米氏散射理论进行数值建模，研究并比较金属（金，Au）纳米线与间接带隙（硅，Si）和直接带隙（砷化镓，GaAs）半导体纳米线的温度和偏振依赖光学各向异性。结果表明，半导体中吸收带内的等离子体散射共振随温度升高而退化，而吸收带外发生的共振则因声子贡献增加而增强。间接带隙薄（$20 \,\mathrm{nm}$）Si 纳米线对横电（TE，$E_{\perp}$）和横磁（TM，$E_{\parallel}$）模式均呈现低吸收效率，且在较短波长下对 TM 模式具有高散射效率，使其成为高效散射体。在半导体纳米线（$r \! = \! 125 \! - \! 130$ nm）中也观察到 TE 偏振下具有特征性高吸收、低散射效率的耐温高阶非辐射偶极模。其中，GaAs 纳米线的吸收效率比 Si 纳米线高 $3 \! - \! 7$ 倍，使其特别适用于耐温应用，如扫描近场光学显微镜（SNOM）、局域加热、非侵入式传感或检测等需要在近场强能量局域化的场景。