俄羅斯科學(xué)院遠(yuǎn)東分院自動(dòng)化與過程控制研究所 Aleksandr A. Kuchmizhak 團(tuán)隊(duì)、香港城市大學(xué) Andrey L. Rogach 團(tuán)隊(duì)和圣光機(jī)大學(xué) Mihail I. Petrov 團(tuán)隊(duì)利用飛秒激光直接在金膜上進(jìn)行圖案化，制備了由規(guī)則排列的空心凸起納米顆粒構(gòu)成的等離子體超表面。

圖1：支持BIC的等離子體超表面

圖2：基于BIC支撐等離子體超表面的光譜學(xué)和三次諧波生成

       通過綜合光學(xué)建模、紅外光譜和角度分辨三次諧波生成實(shí)驗(yàn)，作者證實(shí)了這種激光打印的納米結(jié)構(gòu)支持對(duì)稱性保護(hù)等離子體準(zhǔn)連續(xù)域束縛態(tài)（qBIC），其測(cè)量品質(zhì)因子高達(dá)20。此外，在與高Q值模式的輻射損耗和非輻射損耗相匹配的臨界耦合條件下，與光滑金膜基準(zhǔn)相比，該超表面的三次諧波產(chǎn)生效率提高了約10?倍，證明了其在非線性轉(zhuǎn)換方面的結(jié)構(gòu)效率。

圖3：增強(qiáng)三次諧波生成的臨界耦合條件

圖4：基于激光打印等離子體BIC超表面的HgTe量子點(diǎn)光電探測(cè)器

        最后，利用激光打印工藝的簡(jiǎn)便性，作者實(shí)現(xiàn)了以HgTe量子點(diǎn)為有源介質(zhì)，并在漏極和源極上印制了支持qBIC的等離子體超表面的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件。由此產(chǎn)生的超表面增強(qiáng)器件在 200 K 和 5 V 偏置電壓下工作，在等離子體 qBIC 光譜區(qū)域表現(xiàn)出約 8.7 × 10 的優(yōu)異比探測(cè)率和快速響應(yīng)時(shí)間，有望實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的短波紅外光電探測(cè)器。

參考文獻(xiàn)： 中國(guó)光學(xué)期刊網(wǎng)

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