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科學家用懸空石墨烯實現高性能光學等離激元模式 石墨烯等離激元性能數量級提升
2022年03月23日 16:57:34
來源：化工儀器網 作者：楊 點擊量：4961
近日，國家納米科學中心研究員戴慶團隊采用新穎方法成功“懸空”石墨烯，通過獲得高質量的純凈“等離激元” 為實現納米級的光電互聯提供了新的結構基礎。相關論文于3月18日在《自然-通訊》( nature communications )在線發表。
【化工儀器網 項目成果】光電子器件是指利用電-光子轉換效應制成的各種功能器件。光電子器件是光電子技術的關鍵和核心部件，是現代光電技術與微電子技術的前沿研究領域，是信息技術的重要組成部分。光電子器件應用范圍十分廣闊，如家用攝像機、手機相機、指紋探測、導彈探測、醫學檢測和透視等等均可用到光電子器件。
通過微光學機械電子技術的集成工藝，光電子器件的體積越來越小，集成度越來越高，各種新型固體成像器件不斷被開發成功，光電子器件利用電運算、光傳輸，信息處理能力得到大幅提升。然而，想要將微納尺度的光電結合，卻沒那么簡單。
近日，國家納米科學中心研究員戴慶團隊采用新穎方法成功“懸空”石墨烯，通過獲得高質量的純凈“等離激元” 為實現納米級的光電互聯提供了新的結構基礎。相關論文于3月18日在《自然-通訊》( nature communications )在線發表。
作為下一代光電子器件發展方向，微納光電子器件由于光的“衍射極限”正面臨著發展瓶頸。為尋求突破，科學家提出利用等離激元效應作為橋梁實現光電互聯，一旦實現可以使器件性能實現數量級提升。自2011年首次實驗觀測以來，由于優異的電學性質，單原子層結構的石墨烯支持的等離激元正在成為研究熱點。但單原子層的石墨烯還需要支撐基底才能進行實驗。而襯底又會帶來帶來諸如包括介電損耗、聲子雜化和雜質散射等問題。
國家納米科學中心研究員戴慶團隊與國內外多個研究小組合作，在以往研究的基礎上進一步成功在懸空石墨烯結構獲得高質量的本征等離激元，徹底解決基底引入的額外損耗和限制調控等問題。
研究結果證實，懸空石墨烯提供了特殊的不受干擾的等離激元環境。兩項代表等離激元性能的數據“高品質因子”和“長傳輸距離”分別達到33、大于3微米，是迄今為止室溫下等離激元的最高記錄，達到同等條件下氧化硅基底上石墨烯等離激元性能一個數量級以上的提升。此外，懸空高度還可以作為一種全新的等離激元調諧手段，研究團隊利用這個新的調控優勢，開發了一種新型等離激元開關器件。
參考資料來源：中國科學報
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