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我學者制成金屬鈉薄膜,將助推等離激元器件研發

來源:科技日報2020-06-01 我要評論(0 )   

表面等離激元,在微納光子器件和光子集成、超分辨成像等領域具有廣闊的應用前景。金屬鈉膜的制備是鈉基等離激元器件首先需要解決的問題。28日,記者從南京大學獲悉,該...

表面等離激元,在微納光子器件和光子集成、超分辨成像等領域具有廣闊的應用前景。金屬鈉膜的制備是鈉基等離激元器件首先需要解決的問題。28日,記者從南京大學獲悉,該校與北京大學、佐治亞理工學院等研究組合作,利用金屬鈉所具有的低熔點特點,發展了獨特的液態金屬旋涂工藝,制成了金屬鈉薄膜,首次揭示了金屬鈉膜的優異光波段等離激元特性。在此基礎上,他們研制出的鈉基通訊波段激光器,創造了同類等離激元納米激光器室溫激射的閾值新低。這一成果近日發表于《自然》雜志。

文章的通訊作者之一、南京大學教授朱嘉介紹,一直以來,由于等離激元激發有電子振蕩參與,由焦耳熱引起的損耗,成了等離激元器件走向應用的瓶頸。對于微納光子器件及集成芯片來說,尋找光頻段低損耗的金屬材料,成了該領域研究人員多年來努力的目標。

此前,人們一直寄希望于金、銀等貴金屬。但對于大多數器件來說,貴金屬損耗依然較高,再加上貴金屬成本與制備工藝等因素,貴金屬等離激元器件走向應用依然有很大挑戰。

相對而言,以鈉為代表的堿金屬傳輸特性,被認為有可能具有更低的光學損耗。然而,由于金屬鈉活潑的化學性質和嚴苛的制備條件,基于金屬鈉的等離激元器件的實驗探索鮮有報道。

南京大學朱嘉、周林、祝世寧研究團隊與北京大學馬仁敏、佐治亞理工學院蔡文杉等研究組合作,在鈉金屬薄膜和等離激元光子器件研究方面取得了重要突破。

他們利用液態金屬旋涂工藝,結合可控冷卻技術,成功獲得了高質量的金屬鈉膜及等離激元結構。在此基礎上,他們進一步開發了鈉基等離激元功能器件。

值得一提的是,得益于有效的封裝保護,該激光器件在正常環境下6個月后仍保持了良好的工作性能。同時,研究團隊在高溫和高濕環境下進行了鈉基器件的加速老化實驗,證明了制備的鈉基等離激元器件具有非常好的耐受能力。



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