基于激光打印等离子体BIC超表面的非线性光转换和红外光电探测

       俄罗斯科学院远东分院自动化与过程控制研究所 Aleksandr A. Kuchmizhak 团队、香港城市大学 Andrey L. Rogach 团队和圣光机大学 Mihail I. Petrov 团队利用飞秒激光直接在金膜上进行图案化，制备了由规则排列的空心凸起纳米颗粒构成的等离子体超表面。

图1：支持BIC的等离子体超表面

图2：基于BIC支撑等离子体超表面的光谱学和三次谐波生成

       通过综合光学建模、红外光谱和角度分辨三次谐波生成实验，作者证实了这种激光打印的纳米结构支持对称性保护等离子体准连续域束缚态（qBIC），其测量品质因子高达20。此外，在与高Q值模式的辐射损耗和非辐射损耗相匹配的临界耦合条件下，与光滑金膜基准相比，该超表面的三次谐波产生效率提高了约10?倍，证明了其在非线性转换方面的结构效率。

图3：增强三次谐波生成的临界耦合条件

图4：基于激光打印等离子体BIC超表面的HgTe量子点光电探测器

        最后，利用激光打印工艺的简便性，作者实现了以HgTe量子点为有源介质，并在漏极和源极上印制了支持qBIC的等离子体超表面的场效应晶体管器件。由此产生的超表面增强器件在 200 K 和 5 V 偏置电压下工作，在等离子体 qBIC 光谱区域表现出约 8.7 × 10 的优异比探测率和快速响应时间，有望实现先进的短波红外光电探测器。

参考文献： 中国光学期刊网

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