Onderzoekers van het Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics (SIOM) van de Chinese Academie van Wetenschappen hebben onlangs een ontwerpconcept voorgesteld voor een afstembare breedband perfecte absorber op basis van niet-gesplitste koppeling van Epsilon-near-zero (ENZ) en gelokaliseerd oppervlakteplasmon resonantie (LSPR) modi.

De onderzoekers ontwierpen een sub-golflengte enkellaags Indium Tin Oxide (ITO) ellipsoïdale schaalarray om ruimtelijk gescheiden ENZ- en LSPR-modi te exciteren, die meer dan 98% lichtabsorptie bereikten in het bereik van 1.435-1.680 nm. Een absorber op centimeterniveau is vervaardigd met behulp van goedkope zelfassemblagetechnologie en heeft polarisatie-onafhankelijke, groothoek- en afstembare resonantieabsorptie. Gerelateerde resultaten zijn gepubliceerd in Applied Surface Science .

Optische absorptie is van cruciaal belang in veel lineaire en niet-lineaire optische toepassingen. In de afgelopen jaren hebben vlakke ENZ-materialen effectieve oplossingen geboden voor verschillende smalband, breedband, afstembare perfecte absorbers. Vlakke ENZ-materialen voor perfecte absorptie hebben echter te maken met aanzienlijke polarisatie-afhankelijkheid en problemen met schuine inval, die de toepassing ervan beperken. Combinatie van ENZ-films met meta-oppervlakken zou de bovenstaande polarisatie- en hoekafhankelijkheidsproblemen oplossen. Gerapporteerde metasurface-schema's omvatten echter onvermijdelijk complexe ontwerpen, fabricage in meerdere stappen en dure FIB- of EBL-technieken, die de apparaatgrootte beperken tot de orde van honderden microns.

In dit werk stelden de onderzoekers een breedband perfect absorberschema voor op basis van ENZ-films met semi-bolpatroon. Het kernidee van de perfecte absorber is om de unieke ultradunne film- en nanodeeltjeskenmerken van de semi-ellipsoïde schaal ENZ-film te gebruiken om ruimtelijk gescheiden ENZ- en LSPR-resonantiemodi te exciteren, waardoor een perfecte breedbandabsorptie wordt bereikt.

De unieke structurele symmetrie stelt de absorber in staat polarisatie-onafhankelijke en groothoekkenmerken te vertonen, terwijl de actieve afstembaarheid van ENZ-materialen de absorber afstembaarheid geeft, aldus de onderzoekers.

Bovendien is de perfecte absorber compatibel met zelfassemblagetechnologie, waardoor goedkope fabricage van apparaten op centimeterschaal of zelfs op wafelschaal mogelijk is.

Naast ITO-materiaal is het perfecte absorptieschema dat in deze studie wordt voorgesteld ook van toepassing op andere ENZ-materialen met zowel ENZ- als plasmoneigenschappen, zoals cadmiumoxide (CdO), ZnO:Al (AZO), titaniumnitride (TiN), enz. ., wat bevorderlijk is voor de realisatie van breedband perfecte absorptie in meer golflengtebereiken. + Verder verkennen

Ultradunne, afstembare breedband microgolfabsorbeerder kan radarverhulling bevorderen