ئوپتىكىلىق ئالاقە بەلبېغى، ئۇلترا نېپىز ئوپتىكىلىق رېزوناتور

ئوپتىكىلىق ئالاقە بەلبېغى، ئۇلترا نېپىز ئوپتىكىلىق رېزوناتور
ئوپتىكىلىق رېزوناتورلار چەكلىك بوشلۇقتا نۇر دولقۇنلىرىنىڭ مەلۇم دولقۇن ئۇزۇنلۇقىنى بەلگىلىيەلەيدۇ، ھەمدە نۇر-ماددىنىڭ ئۆز-ئارا تەسىرىدە مۇھىم قوللىنىشچانلىققا ئىگە.ئوپتىكىلىق ئالاقە، ئوپتىكىلىق سېزىش ۋە ئوپتىكىلىق بىرلەشتۈرۈش. رېزوناتورنىڭ چوڭ-كىچىكلىكى ئاساسلىقى ماتېرىيال خۇسۇسىيىتى ۋە خىزمەت دولقۇن ئۇزۇنلۇقىغا باغلىق، مەسىلەن، يېقىن ئىنفىرا قىزىل نۇر بەلبېغىدا ئىشلەيدىغان كرېمنىي رېزوناتورلىرى ئادەتتە يۈزلىگەن نانومېتىر ۋە ئۇنىڭدىن يۇقىرى ئوپتىكىلىق قۇرۇلمىلارنى تەلەپ قىلىدۇ. يېقىنقى يىللاردىن بۇيان، ئۇلترا نېپىز تۈزلەڭلىك ئوپتىكىلىق رېزوناتورلار قۇرۇلما رەڭگى، گولوگرافىك سۈرەتكە تارتىش، يورۇقلۇق مەيدانىنى تەڭشەش ۋە ئوپتوئېلېكترونلۇق ئۈسكۈنىلەردە قوللىنىش ئېھتىماللىقى سەۋەبىدىن كۆپچىلىكنىڭ دىققىتىنى تارتتى. تۈزلەڭلىك رېزوناتورلارنىڭ قېلىنلىقىنى قانداق ئازايتىش تەتقىقاتچىلار دۇچ كېلىۋاتقان قىيىن مەسىلىلەرنىڭ بىرى.
ئەنئەنىۋى يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ماتېرىياللاردىن پەرقلىق ھالدا، 3D توپولوگىيەلىك ئىزولياتورلار (مەسىلەن، ۋىسمۇت تېللۇرىد، سۈرمە تېللۇرىد، ۋىسمۇت سېلېنىد قاتارلىقلار) توپولوگىيەلىك قوغدىلىدىغان مېتال يۈز ھالىتى ۋە ئىزولياتور ھالىتىگە ئىگە يېڭى ئۇچۇر ماتېرىياللىرى. يۈز ھالىتى ۋاقىتنىڭ ئۆزگىرىش سىممېترىيەسى بىلەن قوغدىلىدۇ، ئۇنىڭ ئېلېكترونلىرى ماگنىتلىق بولمىغان ئارىلاشمىلار بىلەن تارقىلىپ كەتمەيدۇ، بۇ تۆۋەن قۇۋۋەتلىك كۋانت ھېسابلاش ۋە سپىنترونىك ئۈسكۈنىلەردە مۇھىم قوللىنىش ئىستىقبالىغا ئىگە. شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا، توپولوگىيەلىك ئىزولياتور ماتېرىياللىرى يۇقىرى سىنىش كۆرسەتكۈچى، چوڭ سىزىقسىزلىق قاتارلىق ئەلا سۈپەتلىك ئوپتىكىلىق خۇسۇسىيەتلەرنى نامايان قىلىدۇ.ئوپتىكىلىقكوئېففىتسېنت، كەڭ خىزمەت دائىرىسى، تەڭشىلىشچانلىقى، ئاسان بىرلەشتۈرۈش قاتارلىقلار، بۇ نۇرنى تەڭشەشنى ئەمەلگە ئاشۇرۇش ئۈچۈن يېڭى سۇپا بىلەن تەمىنلەيدۇ ۋەئوپتوئېلېكترونلۇق ئۈسكۈنىلەر.
جۇڭگودىكى بىر تەتقىقات گۇرۇپپىسى كەڭ كۆلەمدە ئۆسىدىغان ۋىسمۇت تېللۇرىد توپولوگىيەلىك ئىزولياتور نانوفىلىملىرىنى ئىشلىتىپ، ئۇلترا نېپىز ئوپتىكىلىق رېزوناتورلارنى ياساش ئۇسۇلىنى ئوتتۇرىغا قويدى. ئوپتىكىلىق بوشلۇق يېقىن ئىنفىرا قىزىل نۇر بەلبېغىدا روشەن رېزونانس يۇتۇش خۇسۇسىيىتىنى نامايان قىلىدۇ. ۋىسمۇت تېللۇرىدنىڭ ئوپتىكىلىق ئالاقە بەلبېغىدا 6 دىن يۇقىرى بولغان ئىنتايىن يۇقىرى سىنىش كۆرسەتكۈچى بار (كرېمنىي ۋە گېرمانىي قاتارلىق ئەنئەنىۋى يۇقىرى سىنىش كۆرسەتكۈچى ماتېرىياللىرىنىڭ سىنىش كۆرسەتكۈچىدىن يۇقىرى)، شۇڭا ئوپتىكىلىق بوشلۇقنىڭ قېلىنلىقى رېزونانس دولقۇن ئۇزۇنلۇقىنىڭ يىگىرمىسىگە يېتىدۇ. شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا، ئوپتىكىلىق رېزوناتور بىر ئۆلچەملىك فوتون كرىستالىغا قويۇلىدۇ، ئوپتىكىلىق ئالاقە بەلبېغىدا يېڭى ئېلېكترو ماگنىتلىق شەكىلدە پەيدا بولغان شەفافلىق ئۈنۈمى كۆزىتىلىدۇ، بۇ رېزوناتورنىڭ تامم پلازمون بىلەن باغلىنىشى ۋە ئۇنىڭ ۋەيران قىلغۇچ تەسىرىدىن كېلىپ چىقىدۇ. بۇ ئۈنۈمنىڭ سپېكتىرلىق ئىنكاسى ئوپتىكىلىق رېزوناتورنىڭ قېلىنلىقىغا باغلىق بولۇپ، مۇھىت سىنىش كۆرسەتكۈچىنىڭ ئۆزگىرىشىگە چىداملىق. بۇ خىزمەت ئۇلترا نېپىز ئوپتىكىلىق بوشلۇق، توپولوگىيەلىك ئىزولياتور ماتېرىيال سپېكتىرىنى تەڭشەش ۋە ئوپتوئېلېكترونلۇق ئۈسكۈنىلەرنى ئىشقا ئاشۇرۇش ئۈچۈن يېڭى يول ئاچىدۇ.
1a ۋە 1b-رەسىملەردە كۆرسىتىلگەندەك، ئوپتىكىلىق رېزوناتور ئاساسلىقى ۋىسمۇت تېللۇرىد توپولوگىيەلىك ئىزولياتور ۋە كۈمۈش نانو پەردىسىدىن تەركىب تاپقان. ماگنىترون پۈركۈش ئارقىلىق تەييارلانغان ۋىسمۇت تېللۇرىد نانو پەردىلىرىنىڭ كۆلىمى چوڭ ۋە تەكشىلىكى ياخشى. ۋىسمۇت تېللۇرىد ۋە كۈمۈش پەردىلىرىنىڭ قېلىنلىقى ئايرىم-ئايرىم ھالدا 42 نانومېتىر ۋە 30 نانومېتىر بولغاندا، ئوپتىكىلىق بوشلۇق 1100 ~ 1800 نانومېتىرلىق بەلباغدا كۈچلۈك رېزونانس سۈمۈرۈشنى نامايان قىلىدۇ (1c-رەسىم). تەتقىقاتچىلار بۇ ئوپتىكىلىق بوشلۇقنى Ta2O5 (182 نانومېتىر) ۋە SiO2 (260 نانومېتىر) قەۋەتلىرىنىڭ ئالمىشىپ تۇرىدىغان قاتلىمىدىن ياسالغان فوتون كرىستالىغا بىرلەشتۈرگەندە (1e-رەسىم)، دەسلەپكى رېزونانس سۈمۈرۈش چوققىسى (~1550 نانومېتىر) ئەتراپىدا روشەن سۈمۈرۈش جىلغىسى (1f-رەسىم) پەيدا بولدى، بۇ ئاتوم سىستېمىلىرى ھاسىل قىلغان ئېلېكترو ماگنىتلىق سۈزۈكلۈك ئۈنۈمىگە ئوخشايدۇ.

ۋىسمۇت تېللۇرىد ماتېرىيالى ئېلېكترون مىكروسكوپى ۋە ئېللىپسمېتىرىيە ئارقىلىق خاراكتېرلەندۈرۈلدى. 2a-2c-رەسىمدە ۋىسمۇت تېللۇرىد نانوپلاسلىرىنىڭ ئېلېكترون مىكروگرافىيەلىرى (يۇقىرى ئېنىقلىقتىكى رەسىملەر) ۋە تاللانغان ئېلېكترون دىفراكسىيەسى شەكىللىرى كۆرسىتىلدى. رەسىمدىن كۆرۈۋېلىشقا بولىدۇكى، تەييارلانغان ۋىسمۇت تېللۇرىد نانوپلاسلاسلىرى كۆپ كىرىستاللىق ماتېرىيال بولۇپ، ئاساسلىق ئۆسۈش يۆنىلىشى (015) كىرىستال تۈزلەڭلىكى. 2d-2f-رەسىمدە ئېللىپسمېتىر ۋە ماسلاشتۇرۇلغان يۈزەكى ھالەت ۋە يۈزەكى ھالەت مۇرەككەپ سىنىش كۆرسەتكۈچى ئارقىلىق ئۆلچەنگەن ۋىسمۇت تېللۇرىدنىڭ مۇرەككەپ سىنىش كۆرسەتكۈچى كۆرسىتىلدى. نەتىجىلەر شۇنى كۆرسىتىپ بېرىدۇكى، يۈزەكى ھالەتنىڭ ئۆچۈش كوئېففىتسېنتى 230 ~ 1930 nm ئارىلىقىدا سىنىش كۆرسەتكۈچىدىن چوڭ بولۇپ، مېتالغا ئوخشاش ئالاھىدىلىكلەرنى كۆرسىتىدۇ. دولقۇن ئۇزۇنلۇقى 1385 نانومېتىردىن چوڭ بولغاندا، بەدەننىڭ سىنىش كۆرسەتكۈچى 6 دىن يۇقىرى بولىدۇ، بۇ كرېمنىي، گېرمانىي ۋە باشقا ئەنئەنىۋى يۇقىرى سىنىش كۆرسەتكۈچى ماتېرىياللىرىدىن خېلىلا يۇقىرى بولۇپ، بۇ ئۇلترا نېپىز ئوپتىكىلىق رېزوناتورلارنى تەييارلاشقا ئاساس سالىدۇ. تەتقىقاتچىلار بۇنىڭ ئوپتىكىلىق ئالاقە بەلبېغىدا پەقەت ئون نەچچە نانومېتىر قېلىنلىقتىكى توپولوگىيەلىك ئىزولياتور تۈزلەڭلىك ئوپتىكىلىق بوشلۇقنىڭ تۇنجى قېتىم ئەمەلگە ئاشۇرۇلغانلىقى ئىكەنلىكىنى كۆرسەتتى. كېيىن، ۋىسمۇت تېللۇرىدنىڭ قېلىنلىقى بىلەن ئۇلترا نېپىز ئوپتىكىلىق بوشلۇقنىڭ يۇتۇش سپېكتىرى ۋە رېزونانس دولقۇن ئۇزۇنلۇقى ئۆلچەندى. ئاخىرىدا، كۈمۈش پەردە قېلىنلىقىنىڭ ۋىسمۇت تېللۇرىد نانو بوشلۇق/فوتون كرىستال قۇرۇلمىسىدىكى ئېلېكترو ماگنىتلىق شەكىللەنگەن سۈزۈكلۈك سپېكتىرىغا بولغان تەسىرى تەكشۈرۈلدى.

ۋىسمۇت تېللۇرىد توپولوگىيەلىك ئىزولياتورلارنىڭ چوڭ كۆلەملىك ياپىلاق نېپىز پەردىلىرىنى تەييارلاش ۋە يېقىن ئىنفىرا قىزىل نۇر بەلبېغىدىكى ۋىسمۇت تېللۇرىد ماتېرىياللىرىنىڭ ئىنتايىن يۇقىرى سىنىش كۆرسەتكۈچىدىن پايدىلىنىش ئارقىلىق، پەقەت ئون نەچچە نانومېتىر قېلىنلىقتىكى تەكشى ئوپتىكىلىق بوشلۇققا ئېرىشكىلى بولىدۇ. ئىنتايىن نېپىز ئوپتىكىلىق بوشلۇق يېقىن ئىنفىرا قىزىل نۇر بەلبېغىدا ئۈنۈملۈك رېزونانسلىق نۇر سۈمۈرۈشنى ئەمەلگە ئاشۇرالايدۇ ھەمدە ئوپتىكىلىق ئالاقە بەلبېغىدىكى ئوپتوئېلېكترونلۇق ئۈسكۈنىلەرنى تەرەققىي قىلدۇرۇشتا مۇھىم قوللىنىشچانلىققا ئىگە. ۋىسمۇت تېللۇرىد ئوپتىكىلىق بوشلۇقىنىڭ قېلىنلىقى رېزونانسلىق دولقۇن ئۇزۇنلۇقىغا قارىتا سىزىقلىق بولۇپ، ئوخشاش كرېمنىي ۋە گېرمانىي ئوپتىكىلىق بوشلۇقتىن كىچىك. شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا، ۋىسمۇت تېللۇرىد ئوپتىكىلىق بوشلۇقى فوتون كرىستال بىلەن بىرلەشتۈرۈلۈپ، ئاتوم سىستېمىسىنىڭ ئېلېكترو ماگنىتلىق شەكىلدە پەيدا بولغان شەفافلىقىغا ئوخشاش نورمالسىز ئوپتىكىلىق ئۈنۈمگە ئېرىشىلىدۇ، بۇ مىكرو قۇرۇلمىنىڭ سپېكتىرىنى تەڭشەش ئۈچۈن يېڭى ئۇسۇل بىلەن تەمىنلەيدۇ. بۇ تەتقىقات يورۇقلۇقنى تەڭشەش ۋە ئوپتىكىلىق ئىقتىدار ئۈسكۈنىلىرىدىكى توپولوگىيەلىك ئىزولياتور ماتېرىياللىرىنى تەتقىق قىلىشنى ئىلگىرى سۈرۈشتە بەلگىلىك رول ئوينايدۇ.