由亚波长大小的金属或介电纳米结构二维排列组成的光学超表面可用于操纵亚波长厚度层的光特性。1–4 光学超表面被认为是完美的 5 和选择性 5,6 吸收器和透镜。7 光学超表面的可能应用包括与 CMOS 图像传感器结合用作滤波器 8 或用作生物传感器的构建块。9,10 相比之下,很少有人尝试将超表面直接整合到光电器件中,并利用其波长选择性和偏振选择性等特性。金属超表面已与体光电探测器相结合,用于光电流增强和传感。11,12 介电超表面已被构造到体 Si 和 Ge 光电二极管的顶层,以增强宽带响应度。13
摘要:纵观人类历史,对光、电和热的控制已逐渐成为各种电气和电磁技术创新和发展的基石。无线通信、激光和计算机技术都是通过改变光和其他能量形式的自然行为方式以及如何以受控的方式管理它们而实现的。在纳米尺度上,为了控制光和热,近二十年来已经开发出成熟的纳米结构制造技术,并实现了一系列突破性工艺。光子晶体、纳米光刻、等离子体现象和纳米粒子操控是这些技术成功应用的主要领域,并催生了一个被称为超材料的新兴材料科学分支。超材料和功能材料开发策略侧重于物质本身的结构,通过广泛操控光(更广泛地说是电磁波)获得了非常规和独特的电磁特性。超材料的纳米结构具有精确的形状、几何形状、尺寸、方向和排列。此类配置正在影响电磁光波,产生难以甚至不可能用天然材料获得的新特性。本综述从材料、机制和先进超器件的角度深入讨论了这些超材料和超表面,旨在为这一令人兴奋且迅速崛起的课题的未来工作提供坚实的参考。
1 中国科学院微电子研究所微电子仪器与设备研发中心,北京市北土城西路 3 号,100029,中国;yuesong@ime.ac.cn(SY);zhangzhe1@ime.ac.cn(ZZ);zhangkunpeng@ime.ac.cn(KZ);guohuifang@ime.ac.cn(HG);wangran@ime.ac.cn(RW);doutonghui@ime.ac.cn(TD)2 中国科学院大学微电子学院,北京市玉泉路甲 19 号,100049,中国 3 北京信息科技大学光电测试技术与仪器教育部重点实验室,北京市小营东路 12 号,100192,中国;zdl_photonics@bistu.edu.cn(DZ); zhulianqing@sina.com (LZ) 4 东南大学电子科学与工程系,南京四牌楼 2 号 210018,中国 * 通信地址:h.yang@seu.edu.cn (HY); zz241@ime.ac.cn (ZZ) † 这些作者对本文的贡献相同。
metasurfaces由于使用定期布置的纳米结构,可以随意调节电磁波,因此为下一代光学设备打开了通往下一代光学设备的门。然而,元曲面通常具有固定几何形状的纳米结构的静态响应,这通过替换常规的光学组件来实施向技术的过渡带来挑战。为了解决此问题,液晶(LCS)已被积极地用于使用可调节的双折射物实时设计可调的跨面。在这里,我们回顾了有关LC可调式元面的最新研究,这些研究被归类为波前调整和光谱调整。与对可调式跨面的众多评论相比,该评论深入探讨了LC集成的元整日的最新发展。在这篇综述结束时,我们简要介绍了有关LC驱动的元信息的最新研究趋势,并提出了改善LCS的进一步说明。我们希望这篇评论能够加快新型和创新的LC设备的开发。
Y Yiang,Qinyi Hua,Minghao ning,A Jitao Ji,B Bin Fang,C Li Li,C Li Li,A,A,D, * Tao Li,B, * Ya Cheng, * Ya Cheng,A,D,E,E, *和Shining Zhu Zhu B, * A ESAPE SCOPEL,PROCERICS COPENAL,PRACEROC COPERATY,COPER SEMPORY,SHANG SHANG SHANJ工程和应用科学,国家固体微观结构国家实验室,中国南京C中国吉利安格大学,光学和电子技术学院,杭州,中国D Shanxi University,Shanxi University,Shanxi University,Extreme Optics,Taiyuan,Taiyuan,Taiyuan,中国E中国科学院(CAS)和CAS卓越中国超注光科学中心,中国上海
纳米级的光 - 物质相互作用的精确控制位于纳米光子学的核心。但是,由于相应的电磁近场通常限制在传统光学显微镜分辨率以下的体积之内,因此在此长度尺度上进行的实验检查是具有挑战性的。在半导体纳米型电磁场中进一步限制在各个亚波长谐振器的范围内,从而限制了这些结构中关键光 - 物质相互作用的访问。在这项工作中,我们证明了光电子发射显微镜(PEEM)可用于分辨近场光谱的极化以及受损坏对称性硅元素支撑的电磁共振的成像。我们发现,通过原位钾表面层启用的光发射结果与可见和近红外波长之间的全波模拟和远场反射测量一致。此外,我们发现了跨场阵列边缘附近的集体共振的偏振相关演变,利用了PEEM的远场激发和全场成像。在这里,我们推断出八个谐振器或更多之间的耦合建立了此元图的集体激发。总而言之,我们证明了高光谱的高光谱成像和PEEM的远场照明可以利用半导体纳米光子结构中的集体,非本地,光学共振的计量学。
等离子纳米结构经常用于创建具有多种光学效应的元整形面积。控制纳米结构的形状和定位是这种等离子跨面功能的关键。在光刻均值旁边,定向自组装是一条可行的途径,可在表面上以必要的精度在表面上创建等离子结构。在这里,提出了DNA折纸自组装和电子束光刻的组合方法,用于确定金纳米球在SIO 2表面上的定位。首先,DNA折纸结构与电子束图案的底物结合,然后通过DNA杂交连接到DNA折纸结构上定义的结合位点上的金纳米颗粒。然后使用溶胶 - 凝胶反应在DNA周围生长二氧化硅层,从而增加了自组装跨表面的稳定性。平均产量为74%的单金纳米球,位于确定位置,空间位置精度为9 nm。金纳米球二聚体和三聚体的速度分别为65%和60%。这种结构方法的适用性是通过制造的元张面积来证明的,其光学响应可以通过传入和散射光的极化来调节。
声子极化子能够实现红外光的波导和定位,具有极强的限制性和低损耗。通常使用互补技术(例如近场光学显微镜和远场反射光谱)来探测此类极化子的空间传播和光谱共振。这里,介绍了红外-可见和频光谱显微镜作为声子极化子光谱成像的工具。该技术同时提供亚波长空间分辨率和高分辨率光谱共振信息。这是通过使用可调红外激光共振激发极化子和对上转换光进行宽场显微镜检测来实现的。该技术用于对 SiC 微柱超表面中局部和传播表面声子极化子的杂交和强耦合进行成像。光谱显微镜允许通过角度相关共振成像同时测量动量空间中的极化子色散,并通过极化子干涉测量法在实空间中测量极化子色散。值得注意的是,可以直接成像强耦合如何影响极化子的空间定位,而这是传统光谱技术无法实现的。在强耦合阻止极化子传播到超表面的激发频率下观察到边缘态的形成。该技术适用于具有破坏反演对称性的广泛极化子材料,可用作快速、非微扰工具来成像极化子杂化和传播。
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金柱勋 1 、成俊华 1 、金元中 2 、李建艺 3 、金洪允 1 、文成元 1 、张在赫 4 、金艺瑟 1 、杨英焕 1 、吴东乔 1 、灿雄