尽管最近超表面被广泛地应用于介质(其中包括轴孔透镜、亚衍射聚焦装置、光束偏转器和转换器、全息图和减反射涂层)，但它们通常被限制在特定的操作带宽内。为了进一步扩展元表的潜在用途，必须让它们的功能扩大它们的活动和可重构性。
为此，2019年纳米光子学论文研究了热可调性在超表面中的作用，以及关于这些特性的知识如何扩展超表面器件的可调性和可重构功能。
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热光(TO)可调性和可重构元设备
研究人员在尝试重新配置超表面时面临的主要挑战之一是获得对这些平面光学结构的光学特性的大而连续调制的能力;在亚波长和低q元原子谐振器中。为了应对这一挑战，一些不同的方法研究了几种技术的潜力，包括超快自由载流子注入、耦合液晶有源调谐和MEMS。
尽管进行了这些尝试，但还没有实现完全重新配置元表面设备的可行解决方案。目前的研究研究了高折射率硅(Si)和锗(Ge)半导体谐振器在大温度范围内的热光学(TO)效应，试图阐明任何可用的可重构特性。
方法
本研究中使用的硅和锗谐振腔均为球形，并采用飞秒激光烧蚀法制备。为了表征这两种超表面器件的光学特性，使用傅立叶变换红外光谱(FTIR)装置与红外显微镜耦合，在不同温度下进行了单粒子光谱分析。
在80 ~ 873开尔文(K)的温度范围内，测试了硅和锗单谐振器及其超表面的热调谐能力。
结果
加州大学的研究人员发现，通过改变传统的TO效应，会发生一个温度依赖的共振频率偏移。此外，在中低温度下，研究人员发现所有共振都表现出红移，遵循正常的正热光系数。
当暴露于更高的温度和更长的波长时，自由载流子(FCs)的热激发表现出明显的带隙收缩，最终导致TOC值变为负值，dn/dT值小于0。这种转变被认为是由于共振从低和中温度的红移到高温度的蓝移的连续变化的结果。
结论
通过发现存在于硅谐振器短近红外(NIR)波长的重要TOC，本研究的研究人员确定了存在于硅超表面的振幅调制器和可调谐超滤波器。这一发现强调了硅超表面存在的热可重构功能。
因此，这里讨论的研究为半导体工程师提供了一个机会，以继续研究半导体超表面的热可调特性，以便有一天开发出高q可重构的超器件。
参考文献
- (2019)。半导体超表面谐振器的热调谐能力。纳米光子学8 (2);331 - 338。DOI: 10.1515 / nanoph - 2018 - 0178．
本文所讨论的研究是由加州大学圣巴巴拉分校电子与计算机工程系的研究人员进行的。这项工作也得到了空军科学研究办公室和加州大学总统多校区研究计划和倡议办公室的支持。
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