中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)成立于1964年5月,是我国建立最早、规模最大的激光科学技术专业研究所。发展至今,已形成以探索现代光学重大基础及应用基础前沿、发展大型激光工程技术并开拓激光与光电子高技术应用为重点的综合性研究所。研究...
中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)是我国建立最早、规模最大的激光专业研究所,成立于1964年,现已发展成为以探索现代光学重大基础及应用基础前沿研究、发展大型激光工程技术并开拓激光与光电子高技术应用为重点的综合性研究所。重...
上海光机所国际合作工作始终围绕上海光机所的主责主业,以服务重大任务和国家需求为牵引,强化目标导向,注重内外集成协同,加强重大国际合作任务的谋划。坚持“战略布局,需求牵引,技术引领,合作共赢”的原则,基于科技部授予的国家国际科技合作基地及本单位学科技术优势,围绕“一带一路”国家倡议,深化拓展与发达国家实质性合作,夯实海外机构建设,积极培育和发起国际大科学计划,加强国际组织任职推荐,组织相关国际会议等,汇聚各类国际人才,建立以“平台-人才-项目-组织”合作模式,融入全球创新合作网络,助力上海光机所成为国际一流科研机构。上海光机所国际合作一直得到所领导的高度重视,历届所长亲自主管国际合作。1972年,上海光机所接待诺贝尔奖的美籍华裔科学家杨振宁,标志着我所第一次对外开放。2007年,被科技部首批授予“科技部国际科技合作基地”。2016年,科技部首次对全国2006-2008年间认定的113家国际合作基地进行了评估,上海光机所获评“优秀”。2021年,科技部首次对全国719家国际合作基地进行了评估,上海光机所持续获评“ 优秀”。王岐山副主席到上海光机所视察时,对上海光机所近几年取得的系列科技成果,以及重大国际合作项目“中以高功...
作为我国建立最早、规模最大的激光科学技术专业研究所,和首批上海市科普教育基地之一,中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)在致力于科技创新的同时,十分重视科普工作。多年来,上海光机所借助科研院所强大的科普资源优势,围绕光学与激光科学技术,积极开展公众开放日、科普讲座、科技课堂、科普作品创...
超强激光科学卓越创新简报
(第二百九十五期)
2022年8月5日
上海光机所在太赫兹超表面对多波段Fano共振的控制研究方面取得新进展
上海光机所精密光学制造与检测中心与合作单位山东省枣庄学院、天津大学在太赫兹超表面对多波段Fano共振的双重控制方面取得新进展,相关成果以“Dual control of multi-band resonances with a metal-halide perovskite-integrated terahertz metasurface”为题发表于Nanoscale上,实现了金属卤化物钙钛矿集成太赫兹超表面对多波段Fano共振的双重控制,对未来实现多种方式调制超表面的电磁特性具有重要指导意义,为未来开发多种方式的可调谐超表面提供了新的途径。
Fano共振是一种特殊的物理现象,具有非对称分布的线型和尖锐光谱的特征,具有高Q品质因子,而基于Fano共振现象的多波带超表面光学器件对通信和生物领域的器件设计具有重要价值,且多应用于时分复用、太赫兹高速无线通信、生物医学传感器、光解码器等多种器件设计领域。鉴于钙钛矿族材料具有更高的载流子迁移率和更长的扩散长度的独特优势,故钙钛矿的超表面具有较大的研究价值,且在太阳能电池、LED、光电探测器和激光器等领域具有较大的应用潜力。然而,利用多波段Fano共振现象实现钙钛矿可调谐超材料器件的报道相对较少且其主要基于光调制的方式,受超表面微纳单元结构的限制,也往往只能实现较少的工作频带(<=3个),且具有较低的Q品质因子,调谐功能较弱,影响了工作效能,光调谐方式实现的超表面元件调谐范围也较小。因此,设计并制备多种调制方式的多波带Fano共振钙钛矿超表面是目前科研人员关心的热门话题。
研究团队设计、制造了一种基于五边形花瓣形状的周期性结构组成的可调谐钙钛矿超表面,其能在x方向实现五个波带的Fano共振,且有多个谐振波段高Q品质因子。由于搭建系统和可调谐的光电材料利用相对困难,分别利用电、光两种方式实现电磁调控也不方便,研究人员根据钙钛矿薄膜独特的光电特性,通过超表面上表面附加钙钛矿层和离子胶薄膜,运用激光和电压变化的方式改变超表面钙钛矿薄膜的电导率,实现了由激光和电子设备分别独立调制的超材料集成钙钛矿器件, 拓展了钙钛矿材料的调制方式,其最大调制深度(MD)达到了197.39%。在实验中发现,微纳单元间的电容效应和钙钛矿费米能级调节效应在光电调制中起着重要作用,尤其电调控的调制特性具有更宽的频移范围和更大的可调谐幅度。
相关工作得到了上海市扬帆计划、国家自然基金、中国科学院青年创新促进会的支持。
图1 金属卤化物集成太赫兹多波段Fano共振超表面的示意图(a)光调控钙钛矿超表面的实验设备环境(b)显微镜下的1cm×1cm超表面成品(c)单个超表面单元的几何结构和参数 (d)SEM显微镜下的钙钛矿卤化物结构(e)单个超表面单元等效的电容效应
图2 (a)电调控钙钛矿超表面的透过率特性(b)仿真后不同电导率时超表面的透过率特性(c)光调控钙钛矿超表面的透过率特性(0-179.11mW/cm2)(d)光调控钙钛矿超表面的透过率特性(0-33.09mW/cm2)
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