具有可调双 epsilon-near-zero 行为的氮氧化钛薄膜
材料科学
2018-04-10 v1
摘要
采用反应磁控溅射制备了氮氧化钛（TiOxNy）薄膜。解释了其生长形成机制，并展示了其光学性质。当背景真空中的残余氧水平在 5E-9Torr 至 20E-9Torr 之间时生长的薄膜表现出双 epsilon-near-zero (2-ENZ) 行为，其 ENZ1 和 ENZ2 波长可分别在 700-850 nm 和 1100-1350 nm 光谱范围内调谐。当背景真空中的残余氧水平高于 2E-8Torr 时制备的样品表现出非金属行为，而当背景真空中的残余氧水平低于 5E-9Torr 时沉积的薄膜表现出具有单一 ENZ 值的金属行为。双 ENZ 现象与背景真空中的残余氧水平有关，归因于薄膜中 TiN 与 TiOxNy/TiOx 相的混合。在沉积过程中改变氮的分压可以进一步控制薄膜中 TiN、TiOx 和 TiOxNy 化合物的含量，从而调谐屏蔽等离子体波长。利用 Maxwell-Garnett 理论对由 TiO2 和 TiN 相混合形成的复合薄膜进行拟合，获得了对椭偏行为的良好近似，这表明双 ENZ TiOxNy 薄膜是由 TiO2 基质中的 TiN 包含物形成的。这些氮氧化物化合物可被视为在可见光和近红外光谱范围内表现出双 ENZ 的新材料。
引用
@article{arxiv.1703.09467,
title = {Titanium oxynitride thin films with tunable double epsilon-near-zero behaviour},
author = {Laurentiu Braic and Nikolaos Vasilantonakis and Andrei P. Mihai and Ignacio J. Villar Garcia and Sarah Fearn and Bin Zou and Brock Doiron and Rupert F. Oulton and Lesley Cohen and Stefan A. Maier and Neil McN. Alford and Anatoly V. Zayats and Peter K. Petrov},
journal= {arXiv preprint arXiv:1703.09467},
year = {2018}
}