12Июн

Тюнинг оптика нива: Оптика Лада 4х4 (Нива) 2121, 21213, 21214, 2131

12 Июн 2023 alexxlab Комментировать

Перестройка полосы, индуцированная электрическим полем, оптические и термоэлектрические отклики в тетрагональном германене: теоретический подход

Индуцированная электрическим полем перестройка полосы частот, оптические и термоэлектрические отклики в тетрагональном германене: теоретический подход†

Суприя Госал, a Арка Bandyopadhyay a и Дебнараян Яна * и

Принадлежность автора

* Соответствующие авторы

и Факультет физики, Калькуттский университет, 92, A. P.C. Роуд, Калькутта 700 009, Индия

Электронная почта: [email protected]
Факс: +91 033 2350 9755

Аннотация

В этой статье мы систематически исследовали электронные, оптические и термоэлектрические свойства тетрагонального германена (T-Ge), используя расчеты из первых принципов. Геометрия основного состояния нетронутого T-Ge изогнута и демонстрирует полуметаллическое поведение узловой линии. Кроме того, мы предложили гамильтониан модели сильной связи (ТБ), который эффективно объясняет появление двойных точек Дирака на уровне Ферми T-Ge. Кроме того, было исследовано соотношение скачков, при котором обе точки Дирака сливаются, а затем аннигилируют, что приводит к прямой запрещенной зоне на Γ точка. Чтобы использовать коробление системы, мы использовали поперечное электрическое поле, которое неизменно нарушает симметрию подрешетки и снимает вырождения на поверхности Ферми.

Кроме того, ширина запрещенной зоны в точках Дирака изменяется линейно в зависимости от напряженности внешнего электрического поля. Наш гамильтониан ТБ адекватно удовлетворяет результатам из первых принципов даже при наличии внешнего электрического поля. Кроме того, мы обнаружили, что T-Ge предлагает эффективную настройку ширины запрещенной зоны в точках Дирака по сравнению с другими системами с изгибом 9.0035 т.е. гексагональный силицен и германен. Кроме того, оптическое поведение T-Ge было объяснено в соответствии с электронными состояниями системы. Сильные оптические отклики в области низких энергий делают материал эффективным для применения в оптических наноустройствах. Более того, T-Ge демонстрирует относительно лучшие термоэлектрические свойства, чем графен. Таким образом, перестраиваемая ширина запрещенной зоны, индуцированная внешним электрическим полем, и интригующие низкоэнергетические оптические сигналы прокладывают путь к выбору T-Ge в качестве разумного выбора для приложений оптоэлектронных устройств.
Наконец, мы предложили вероятные пути экспериментальной реализации структуры T-Ge.

Методы настройки плазмонного и фотонно-оптического резонансов в пористых электродах с большой площадью поверхности

. 2021 7 апреля; 11 (1): 7656.

doi: 10.1038/s41598-021-86813-y.

Лорен М Отто 1 2 3 , Эшли Голдинг 3 4 , Кристофер Т Чен 2 , Тевье Р Куйкендалл

2 , Гамак Aeron T 2 , Франческа М. Тома 3 4 , Д. Фрэнк Оглетри 2 , Шауль Алони 2 , Бетани Дж. Х. Стадлер 1 , Адам М. Шварцберг 5

Принадлежности

  • 1 Факультет электротехники и вычислительной техники Миннесотского университета, Миннеаполис, США.
  • 2 The Molecular Foundry, Национальная лаборатория Лоуренса в Беркли, Беркли, США.
  • 3 Объединенный центр искусственного фотосинтеза, Национальная лаборатория Лоуренса в Беркли, Беркли, США.
  • 4 Отдел химических наук, Национальная лаборатория Лоуренса Беркли, Беркли, США.
  • 5 The Molecular Foundry, Национальная лаборатория Лоуренса в Беркли, Беркли, США. [email protected].
  • PMID: 33828131
  • PMCID: PMC8027385
  • DOI: 10.1038/с41598-021-86813-у
Бесплатная статья ЧВК

Лорен М. Отто и др. Научный представитель .

Бесплатная статья ЧВК

. 2021 7 апреля; 11 (1): 7656.

doi: 10.1038/s41598-021-86813-y.

Авторы

Лорен М Отто 1 2 3 , Эшли Голдинг 3 4 , Кристофер Т Чен 2 , Тевье Р Куйкендалл 2 , Гамак Aeron T 2 , Франческа М.

Тома 3 4 , Д. Фрэнк Оглетри 2 , Шауль Алони 2 , Бетани Дж. Х. Стадлер 1 , Адам М. Шварцберг 5

Принадлежности

  • 1 Факультет электротехники и вычислительной техники Миннесотского университета, Миннеаполис, США.
  • 2 The Molecular Foundry, Национальная лаборатория Лоуренса в Беркли, Беркли, США.
  • 3 Объединенный центр искусственного фотосинтеза, Национальная лаборатория Лоуренса в Беркли, Беркли, США.
  • 4 Отдел химических наук, Национальная лаборатория Лоуренса Беркли, Беркли, США.
  • 5 The Molecular Foundry, Национальная лаборатория Лоуренса в Беркли, Беркли, США. [email protected].
  • PMID: 33828131
  • PMCID: PMC8027385
  • DOI: 10.1038/с41598-021-86813-у

Абстрактный

Поверхностные плазмоны нашли широкое применение в плазмонных и нанофотонных устройствах. Сочетание плазмоники с трехмерными фотонными кристаллами имеет огромный потенциал для эффективной локализации света в фотоэлектродах с большой площадью поверхности. Однако металлы, традиционно используемые для плазмоники, трудно преобразовать в трехмерные периодические структуры, и они имеют ограниченную оптическую глубину проникновения на рабочих частотах, что ограничивает их использование в нанотехнологических устройствах на фотонных кристаллах. В последнее десятилетие портфолио плазмонных материалов расширилось за счет проводящей керамики, что обусловлено их потенциалом для повышения стабильности, и был установлен их конформный рост посредством осаждения атомных слоев. В данной работе мы создали трехмерные фотонные кристаллы со сверхтонким плазмонным покрытием из нитрида титана, сохраняющим фотонную активность. Плазмонный нитрид титана усиливает оптические поля внутри фотонного электрода, сохраняя при этом достаточное проникновение света. Кроме того, мы показываем, что отжиг после роста может настроить плазмонный резонанс нитрида титана так, чтобы он перекрывался с фотонным резонансом, что потенциально позволяет применять связанные явления для этих трехмерных нанофотонных систем. Путем определения характеристик ручек настройки размера шариков, температуры осаждения и количества циклов, а также условий отжига мы можем создать электрически и плазмонно-активный фотонный кристалл в соответствии с требованиями для конкретного применения.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

Цифры

Рисунок 1

Изготовление инверсного опала. Изготовление…

Рисунок 1

Изготовление инверсного опала. Изготовление плазмонных, фотонных и проводящих инверсных опалов TiN. (…

Рисунок 1

Изготовление инверсного опала. Изготовление плазмонных, фотонных и проводящих инверсных опалов TiN. ( a ) Гранулы полистирола в растворе выпаривали на кварцевое предметное стекло и давали им высохнуть. Эти опалы были частично заполнены конформным слоем PEALD SiO -2-, а затем отжигом была удалена органическая составляющая. Затем оставшийся инверсный опал SiO 2 был частично заполнен конформным слоем PEALD TiN. ( b ) Сканирующая электронная микрофотография обратного опала, покрытого 47 нм TiN, после отжига показывает сложную, периодическую и проводящую решетку обратного опала с большой площадью поверхности. Начиная с полистироловой сферы 390 нм, конформного покрытия SiO 2 толщиной 10 нм и конформного покрытия TiN толщиной 47 нм, мы получим внешний диаметр 504 нм (зеленый цвет) и внутренний диаметр 276 нм (фиолетовый цвет).

Рисунок 2

Диэлектрическая функция и проводимость. Оптический…

Рисунок 2

Диэлектрическая функция и проводимость. Оптические и электронные свойства тонких пленок TiN, осажденных…

фигура 2

Диэлектрическая функция и проводимость. Оптические и электронные свойства тонких пленок TiN, нанесенных на кремниевые подложки с покрытием SiO 2 . Настоящий ( a ) и мнимой ( b ) частей диэлектрической функции соответствуют данным ex situ VASE для каждой толщины пленки TiN (2–47 нм). ( c ) Спектроскопическая эллипсометрия также использовалась для измерения толщины пленки и проводимости как на месте (зеленый треугольник, вертикальный), так и после осаждения и воздействия воздуха с использованием метода VASE (синий кружок). Эти оптические измерения проводимости сравнивают с измерениями электрического транспорта, выполненными с использованием метода Ван-дер-Пау (VDP) (перевернутый фиолетовый треугольник).

Рисунок 3

Инверсный опал, интенсивность отражения. Отражение…

Рисунок 3

Инверсный опал, интенсивность отражения. Интенсивность отражения, измеренная с помощью VASE. ( и ) А…

Рисунок 3

Инверсный опал, интенсивность отражения. Интенсивность отражения, измеренная с помощью VASE. ( a ) В инвертированном опале SiO 2 10 нм присутствует сильная фотонная мода, которая ( b ) несколько ослабляется после покрытия 3,5 нм проводящего и тугоплавкого TiN. Две дополнительные слабые низкоэнергетические моды можно увидеть на ( b ) после покрытия TiN. Сравнение отраженной интенсивности двух образцов инверсного опала, измеренной при ( c ) 45° и ( d ) 65°. Небольшое красное смещение в фотонном резонансе после осаждения TiN видно при 65°.

Рисунок 4

Эффекты отжига на плоском TiN…

Рисунок 4

Эффекты отжига плоских пленок TiN и инверсных образцов опала. Отжиг изменяет…

Рисунок 4

Эффекты отжига плоских пленок TiN и инверсных образцов опала. Отжиг изменяет плазмонные свойства TiN. ( a ) Показатели качества (отношение реальной и мнимой частей диэлектрической функции, где действительная часть отрицательна) после каждой температуры отжига на 150-цикловой двумерной плоской пленке демонстрируют эволюцию плазмонного качества пленки в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне. Энергии плазмонных переходов (E pl ) пленок синеет с увеличением температуры отжига. ( b ) Резонансный пик фотонного кристалла SiO 2 /TiN также смещается в синий цвет с увеличением температуры отжига, хотя и в меньшей степени. ( c ) Наложение двух тенденций — фотонного и плазмонного резонанса — показывает, что при правильных свойствах материала можно разработать плазмонно и фотонно активные электроды.

См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC

Похожие статьи

  • Высокоплазмонный нитрид титана методом распыления при комнатной температуре.

    Chang CC, Nogan J, Yang ZP, Kort-Kamp WJM, Ross W, Luk TS, Dalvit DAR, Azad AK, Chen HT. Чанг CC и др. Научный представитель 25 октября 2019 г .; 9 (1): 15287. doi: 10.1038/s41598-019-51236-3. Научный представитель 2019. PMID: 31653881 Бесплатная статья ЧВК.

  • Плазмонные метаматериалы для нанохимии и сенсорики.

    Ван П., Насир М.Е., Красавин А.В., Диксон В., Цзян Ю., Заяц А.В. Ван П. и др. Acc Chem Res. 2019 19 ноября; 52 (11): 3018-3028. doi: 10.1021/acs.accounts.9b00325. Epub 2019 4 ноября. Acc Chem Res. 2019. PMID: 31680511

  • Моделирование сенсора глюкозы на основе возбуждения резонанса Фано в фотонном кристалле нанотрубок из диоксида титана, покрытом нитридом титана в качестве плазмонного материала.

    Эльсайед А. М., Ахмед А.М., Али А.Х. Эльсайед А.М. и соавт. заявл. опт. 2022 1 марта; 61 (7): 1668-1674. doi: 10.1364/AO.443621. заявл. опт. 2022. PMID: 35297843

  • Гибридные коллоидные плазмонно-фотонные кристаллы.

    Романов С.Г., Коровин А.В., Регенсбургер А., Пешель Ю. Романов С.Г., и соавт. Adv Mater. 2011 17 июня; 23 (22-23): 2515-33. doi: 10.1002/adma.201100460. Epub 2011 19 мая. Adv Mater. 2011. PMID: 21594906 Обзор.

  • Наночастицы золота в фотонных кристаллах: обзор.

    Вендитти И. Вендитти И. Материалы (Базель). 2017 24 января; 10 (2): 97. дои: 10.3390/ma10020097. Материалы (Базель). 2017. PMID: 28772458 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Рекомендации

    1. Бронгерсма М. Л., Хартман Дж.В., Этуотер Х.Х. Плазмоника: передача и переключение электромагнитной энергии в массивах цепочек наночастиц ниже дифракционного предела. MRS Proc. 1999;582:2. doi: 10.1557/PROC-582-h20.5. — DOI
    1. Бронгерсма мл. Вводная лекция: Наноплазмоника. Фарадей Обсудить. 2015; 178:9–36. DOI: 10.1039/C5FD

      D. — DOI — пабмед

    1. Этуотер Х. А. Обещание плазмоники. науч. Являюсь. 2007; 17:56–63. doi: 10.1038/scientificamerican0907-56sp. — DOI — пабмед
    1. Кинси Н. и др. Экспериментальная демонстрация плазмонных межсоединений из нитрида титана. Опц. Выражать. 2014;22:12238–12247. doi: 10.1364/OE.22.012238. — DOI — пабмед
    1. Жанмари ДЛ.