本技術(shù)屬于光電功能器件，具體涉及一種基于鍺銻碲納米孔陣列可開關(guān)的電磁誘導(dǎo)透明裝置。

背景技術(shù)：

1、電磁誘導(dǎo)透明最初是發(fā)生在三能級原子系統(tǒng)中的一種量子干涉效應(yīng)，使得光通過原本不透明的物質(zhì)傳播時產(chǎn)生一個窄帶透明窗口，并伴隨著強烈色散及群折射率的急劇變化。電磁誘導(dǎo)透明一個直接效果是產(chǎn)生慢光效應(yīng)，即減慢光的群速度，因此在慢光器件、光開關(guān)、光信息儲存等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。然而，利用原子系統(tǒng)實現(xiàn)電磁誘導(dǎo)透明技術(shù)面臨一些困難或局限，比如極低溫的實驗條件、高強度的激光、適宜的原子能級系統(tǒng)等。最近，利用超構(gòu)材料實現(xiàn)電磁誘導(dǎo)透明引起人們廣泛的研究，其不需要原子系統(tǒng)中嚴(yán)格苛刻的工作條件，而且工作頻段也顯著拓寬，這為研究電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象及其應(yīng)用提供了極大的便利。超構(gòu)材料是由亞波長金屬或介質(zhì)微納結(jié)構(gòu)組成，這些微納結(jié)構(gòu)可以激發(fā)各種共振模式，利用不同共振模式之間耦合也可以產(chǎn)生電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象。由于超構(gòu)材料設(shè)計的靈活性，人們通過調(diào)節(jié)所設(shè)計的微納結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)可以在可見光、紅外光、太赫茲波和微波等波長范圍實現(xiàn)電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象。

2、盡管人們已經(jīng)利用超構(gòu)材料實現(xiàn)電磁誘導(dǎo)透明并設(shè)計出各種慢光器件，但是現(xiàn)有的慢光器件一旦被制備完成其功能也就固定。因此，需要使用一些光學(xué)可調(diào)的材料，將其與超構(gòu)材料結(jié)合來實現(xiàn)對功能的動態(tài)調(diào)控。近年來已有一些工作通過將超構(gòu)材料與二氧化釩、液晶、石墨烯等材料結(jié)合實現(xiàn)了動態(tài)可調(diào)的光學(xué)器件。最近，基于鍺銻碲的硫系相變材料因其在紅外波段具有低吸收損耗而得到人們廣泛的關(guān)注。鍺銻碲是一種非易失性且可逆的相變材料。在室溫時，鍺銻碲為非晶相；通過熱、光、電等多種方式激發(fā)使溫度升高到180℃以上時，鍺銻碲轉(zhuǎn)變成晶相。此時撤去外部激勵源，處于晶相的鍺銻碲依然能夠在室溫下穩(wěn)定存在，而在600℃以上退火后鍺銻碲又能轉(zhuǎn)變成非晶相。相變前后鍺銻碲的折射率發(fā)生較大的變化。最近已有一些工作將金屬微納結(jié)構(gòu)與鍺銻碲結(jié)合實現(xiàn)可開關(guān)的電磁誘導(dǎo)透明裝置。然而，由于金屬的歐姆損耗，電磁誘導(dǎo)透明的品質(zhì)因子較低，實現(xiàn)的群折射率也不高。另外，使用金屬結(jié)構(gòu)也增加了制備成本和復(fù)雜性。到目前為止，很少有工作直接利用鍺銻碲微納結(jié)構(gòu)實現(xiàn)可開關(guān)的電磁誘導(dǎo)透明裝置。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本實用新型提出一種基于鍺銻碲納米孔陣列可開關(guān)的電磁誘導(dǎo)透明裝置，其在紅外波段可以實現(xiàn)高品質(zhì)因子的電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象和高群折射率，并且通過鍺銻碲相變能夠?qū)崿F(xiàn)電磁誘導(dǎo)透明的開關(guān)以及對群折射率的動態(tài)調(diào)節(jié)。

2、具體技術(shù)方案如下：

3、本實用新型公開一種基于鍺銻碲納米孔陣列可開關(guān)的電磁誘導(dǎo)透明裝置，包括襯底及位于襯底表面上的鍺銻碲納米孔陣列；所述鍺銻碲納米孔陣列為在鍺銻碲薄膜上刻蝕出周期排列的納米孔，所述鍺銻碲納米孔陣列的結(jié)構(gòu)單元由兩個不同半徑的圓孔組成；所述鍺銻碲為非晶相時，可以產(chǎn)生電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象，并且實現(xiàn)較高的群折射率；所述鍺銻碲為晶相時，電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象消失，而且群折射率較低。

4、優(yōu)選的，所述鍺銻碲納米孔陣列的結(jié)構(gòu)單元中兩個圓孔的圓心距為周期的一半，兩個圓孔的半徑分別為r1和r2，其中半徑r1為230～270nm，半徑r2為180～220nm。

5、優(yōu)選的，所述鍺銻碲納米孔陣列的厚度為300～400nm。

6、優(yōu)選的，所述鍺銻碲納米孔陣列的周期為900～1200nm。

7、優(yōu)選的，所述襯底為玻璃、硅、氧化鋁中任意一種。

8、本實用新型所公開的基于鍺銻碲納米孔陣列可開關(guān)的電磁誘導(dǎo)透明裝置，其中鍺銻碲納米孔陣列可以激發(fā)導(dǎo)模共振模式。當(dāng)在鍺銻碲納米孔陣列的結(jié)構(gòu)單元內(nèi)設(shè)計了兩個不同半徑的圓孔時，由于面內(nèi)結(jié)構(gòu)對稱性被破壞，可以激發(fā)準(zhǔn)連續(xù)束縛態(tài)。通過調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)，導(dǎo)模和準(zhǔn)連續(xù)束縛態(tài)可以相互作用產(chǎn)生電磁誘導(dǎo)透明。鍺銻碲處于非晶相時，其在紅外波段具有低吸收損耗，導(dǎo)模和準(zhǔn)連續(xù)束縛態(tài)都可以激發(fā)，利用兩者之間相互耦合能夠?qū)崿F(xiàn)電磁誘導(dǎo)透明。當(dāng)鍺銻碲轉(zhuǎn)變成晶相時，其吸收損耗增加，導(dǎo)模和準(zhǔn)連續(xù)束縛態(tài)這兩種共振模式都被拓寬，無法相互作用產(chǎn)生電磁誘導(dǎo)透明。因此，基于鍺銻碲納米孔陣列能夠?qū)崿F(xiàn)可開關(guān)的電磁誘導(dǎo)透明。

9、本實用新型具有以下有益效果：

10、(1)本實用新型提出一種利用鍺銻碲納米孔陣列實現(xiàn)可開關(guān)的電磁誘導(dǎo)透明裝置，利用導(dǎo)模與準(zhǔn)連續(xù)束縛態(tài)的耦合實現(xiàn)了高品質(zhì)因子的電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象和較高的群折射率，而且通過鍺銻碲相變能夠?qū)崿F(xiàn)電磁誘導(dǎo)透明的開關(guān)以及對群折射率的動態(tài)調(diào)節(jié)。

11、(2)相比于之前將金屬微納結(jié)構(gòu)與鍺銻碲結(jié)合實現(xiàn)可開關(guān)的電磁誘導(dǎo)透明裝置，本實用新型不含金屬材料，不僅實現(xiàn)了更窄的共振峰以及更高的群折射率，而且有效地降低制備成本和復(fù)雜性。

技術(shù)特征：

1.一種基于鍺銻碲納米孔陣列可開關(guān)的電磁誘導(dǎo)透明裝置，包括襯底及位于襯底表面上的鍺銻碲納米孔陣列；所述鍺銻碲納米孔陣列為在鍺銻碲薄膜上刻蝕出周期排列的納米孔，所述鍺銻碲納米孔陣列的結(jié)構(gòu)單元由兩個不同半徑的圓孔組成；所述鍺銻碲為非晶相時，可以產(chǎn)生電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象，并且實現(xiàn)較高的群折射率；所述鍺銻碲為晶相時，電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象消失，而且群折射率較低。

2.如權(quán)利要求1所述的可開關(guān)的電磁誘導(dǎo)透明裝置，其特征在于，所述鍺銻碲納米孔陣列的結(jié)構(gòu)單元中兩個圓孔的圓心距為周期的一半，兩個圓孔的半徑分別為r1和r2，其中半徑r1為230～270nm，半徑r2為180～220nm。

3.如權(quán)利要求1所述的可開關(guān)的電磁誘導(dǎo)透明裝置，其特征在于，所述鍺銻碲納米孔陣列的厚度為300～400nm。

4.如權(quán)利要求1所述的可開關(guān)的電磁誘導(dǎo)透明裝置，其特征在于，所述鍺銻碲納米孔陣列的周期為900～1200nm。

5.如權(quán)利要求1所述的可開關(guān)的電磁誘導(dǎo)透明裝置，其特征在于，所述襯底為玻璃、硅、氧化鋁中任意一種。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開了一種基于鍺銻碲納米孔陣列可開關(guān)的電磁誘導(dǎo)透明裝置，包括襯底及位于襯底表面上的鍺銻碲納米孔陣列；所述鍺銻碲納米孔陣列為在鍺銻碲薄膜上刻蝕出周期排列的納米孔，所述鍺銻碲納米孔陣列的結(jié)構(gòu)單元由兩個不同半徑的圓孔組成；所述鍺銻碲為非晶相時，可以產(chǎn)生電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象，并且實現(xiàn)較高的群折射率；所述鍺銻碲為晶相時，電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象消失，而且群折射率較低。本技術(shù)在紅外波段可以實現(xiàn)電磁誘導(dǎo)透明特性并產(chǎn)生慢光效應(yīng)，并且透射率和群折射率可以通過鍺銻碲相變進(jìn)行動態(tài)調(diào)控。

技術(shù)研發(fā)人員：張冬芹,江心遠(yuǎn),束方洲
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國計量大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：20230922
技術(shù)公布日：2024/9/19