Figur 1. (a). Schematiskt diagram av excitationsenheten för ITO-halvellipsoidskalet och realiseringsprincipen för det avstämbara absorptionsbandet; (b). Schematiskt diagram över strukturen hos den perfekta bredbandsabsorbatorn; (c). Mikroskopisk topografi av anordningens tvärsnitt; (d). Reflektansspektrum och bild av enheten. Kredit:SIOM
Forskare från Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics (SIOM) vid den kinesiska vetenskapsakademin har nyligen föreslagit ett designkoncept för en avstämbar bredbandsabsorbator baserad på odelad koppling av Epsilon-nära-noll (ENZ) och lokaliserad ytplasmon resonanslägen (LSPR).
Forskarna designade en ellipsoidal skalarray för sub-våglängds indium tennoxid (ITO) för att excitera rumsligt separerade ENZ- och LSPR-lägen, som uppnådde mer än 98 % ljusabsorption i intervallet 1 435–1 680 nm. En absorbator på centimeternivå tillverkades med låg kostnadsteknologi för självmontering och har polarisationsoberoende, vidvinkel och avstämbar resonansabsorption. Relaterade resultat publicerades i Applied Surface Science .
Optisk absorption är kritisk i många linjära och olinjära optiska tillämpningar. Under de senaste åren har plana ENZ-material tillhandahållit effektiva lösningar för olika smalbandiga, bredbandiga, avstämbara perfekta absorbatorer. Plana ENZ-material för perfekt absorption står dock inför betydande polarisationsberoende och snedförekomstproblem, vilket begränsar dess tillämpning. Kombination av ENZ-filmer med metasytor tros lösa ovanstående problem med polarisering och vinkelberoende. Men rapporterade metasurface-scheman involverar oundvikligen komplexa konstruktioner, flerstegstillverkning och dyra FIB- eller EBL-tekniker, som begränsar enhetens storlek till storleksordningen hundratals mikron.
Figur 2. (a). Reflektionsspektrum för opolariserat ljus varierar med infallsvinkeln; (b). Reflektansspektra för olika polarisationstillstånd under 20° infallsförhållanden. Kredit:SIOM
I detta arbete föreslog forskarna ett perfekt bredbandssystem baserat på semi-sfärmönstrade ENZ-filmer. Kärnidén med den perfekta absorbatorn är att använda den unika ultratunna filmen och nanopartikelegenskaperna hos den semi-ellipsoidala ENZ-filmen för att excitera rumsligt separerade ENZ- och LSPR-resonanslägen och på så sätt uppnå perfekt bredbandsabsorption.
Den unika strukturella symmetrin gör det möjligt för absorbatorn att uppvisa polarisationsoberoende och vidvinkelegenskaper, medan den aktiva inställningen av ENZ-material ger absorbatorn avstämningsförmåga, enligt forskarna.
Dessutom är den perfekta absorbenten kompatibel med självmonteringsteknik, vilket möjliggör lågkostnadstillverkning av enheter i centimeter- eller till och med wafer-skala.
Förutom ITO-material är det perfekta absorptionsschemat som föreslås i denna studie även tillämpligt på andra ENZ-material med både ENZ- och plasmonegenskaper, såsom kadmiumoxid (CdO), ZnO:Al (AZO), titannitrid (TiN), etc. ., vilket bidrar till förverkligandet av perfekt bredbandsabsorption i fler våglängdsområden. + Utforska vidare
