两光子诱导的自由形状高指数相变 Sb2S3 纳米结构直接 3D 打印
光学
2026-05-05 v1 介观与纳米尺度物理
材料科学
摘要
碟硫化物最近作为一种重要的相变材料（PCM）在纳米光子学中崭露头角，因其极高的折射率（RI）及其在可见到近红外波段的低光损耗。它们在相位转换时可实现巨大的 RI 变化（> 0.7），该变化可通过多种刺激方式触发，如电压、激光照射或热加热。上述特性使其成为平面光学和超表面应用的理想材料。目前的碟硫化物 PCM 纳米光子实现大多依赖二维（2D）或准三维（3D）薄膜图案化，即通过从固体目标上涂覆碟硫化物材料实现。这限制了快速原型制作三维自由形 micro- 和 纳米结构的能力，从而限制了几何设计的自由度和器件功能。本文演示了将碟硫化物 PCM 直接打印至功能结构的解决方案相位方法。该方法基于特殊合成的反硒三硫化物（Sb2S3）前驱液体的双光子固化浸入（DITPS）。DITPS 直接打印操作简单、无掩模、快速且成本效益高，实现了具有亚微米分辨率的光子器件的真正自由形 3D 打印。我们展示了在金属和 ITO 衬底上直接书写不同线宽截至轮廓的 Sb2S3 螺旋结构，以及单一步骤中实现功能性平面菲涅尔区平面（FZS）和计算机生成全息超表面（CGHM）。因此，自由形 DITPS 方法使得高指数超表面的快速 3D 原型制作成为可能，并为将高指数 PCM 集成到现有光子架构和器件平台中提供了一条途径。
引用
@article{arxiv.2605.01054,
title = {Two-Photon-Induced Direct 3D Printing of Freeform High-Index Phase-Change Sb2S3 Nanostructures},
author = {Abhrodeep Dey and Andrea Dellith and Anne Sauer and Uwe Hübner and Henrik Schneidewind and Markus A Schmidt and Astrid Bingel and Volker Deckert and Jer-Shing Huang and Wei Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.01054},
year = {2026}
}
备注
29 pages,6 figures