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条纹形状对单片高对比度光栅反射率的影响
摘要：单片高对比度光栅 (MHCG) 由单片层中图案化的一维光栅组成，可提供高达 100% 的光功率反射率，并且可以在现代光电子学中使用的几乎任何半导体和介电材料中制造。MHCG 可实现单片集成、偏振选择性和多功能相位调谐。它们可以比分布式布拉格反射器薄 10 到 20 倍。MHCG 的亚波长尺寸大大降低了确保 MHCG 条纹侧壁光滑度的可能性，并使在蚀刻过程中精确控制 MHCG 条纹横截面的形状变得困难。问题在于，改进蚀刻方法以获得设计所假设的完美横截面形状是否更有利，或者是否有可能使用给定蚀刻方法提供的形状找到能够实现高光功率反射的几何参数。在这里，我们进行了一项数值研究，该研究由使用多种常见的表面纳米级成型方法在不同材料中制造的 MHCG 的实验表征支持。我们证明具有任意横截面形状的 MHCG 条纹都可以提供接近 100% 的光功率反射率，这大大放宽了它们的制造要求。此外，我们表明，对于准梯形横截面的 MHCG，可以实现超过 99% 的光功率反射率和超过 20% 的创纪录光谱带宽。我们还表明，如果波纹幅度小于 MHCG 周期的 16%，MHCG 条纹的侧壁波纹对 MHCG 光功率反射的影响很小。使用最新的表面蚀刻方法可以实现这种条纹制造精度。我们的研究结果对于设计和生产采用 MHCG 的各种光子器件具有重要意义。横截面形状的灵活性有利于可靠地制造高反射率亚波长光栅镜。这反过来又将使制造单片集成的高品质因数光学微纳腔器件成为可能。关键词：单片高对比度光栅、亚波长光栅、光功率反射
单片高对比度金属光栅
光电器件的透明导电电极 (TCE) 设计需要在高导电性和透射率之间进行权衡，从而限制了其效率。本文展示了迄今为止最好的 TCE，其新颖的 TCE 制造方法可以有效缓解这种权衡：集成金属的单片高对比度光栅 (metalMHCG)。metalMHCG 比其他 TCE 具有更高的电导率，同时具有透射和抗反射特性。本文重点介绍红外光谱 TCE，这对于传感、热成像和汽车应用至关重要。然而，由于自由载流子吸收率升高，它们对可见光谱的要求比 TCE 高得多。它展示了创纪录的 75% 非偏振光绝对透射率，相对于普通 GaAs 基板的透射率达到创纪录的 108%。它实现了更大的偏振光绝对透射率，达到 92% 或 133% 的相对透射率。尽管透射率创下了历史新高，但金属 MHCG 的薄层电阻却是有史以来最好的，比任何其他 TCE 都低几倍，范围从 0.5 到 1 𝛀 Sq − 1。