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金属钠基高性能等离激元器件问世,突破传统光学极限

2020-06-28 18:35:40     浏览数量:  

5月27日,南京大学朱嘉教授、周林教授、祝世宁教授与北京大学马仁敏教授在《Nature》上发表题为“Stable, high-performance sodium-based plasmonic devices in the near infrared”的文章,首次揭示了金属钠膜的优异光波段等离激元特性,并创造了同类等离激元纳米激光器室温激射的阈值新低。

文章指出,等离激元技术能够处理超过光学衍射极限的光,因此在光子器件、光学隐身、生化传感和超分辨率成像等应用中具有优势。然而,等离激元器件的基本场约束能力总是伴随着寄生欧姆损耗,这严重降低了它们的性能。因此,人们长期以来一直在寻找损耗比贵金属低的等离子体材料(即具有电子集体振荡的材料)。

研究人员利用金属钠所具有的低熔点(97.72摄氏度)特点,使用热辅助旋涂工艺制备了电子弛豫时间为0.42皮秒的高质量钠膜,首次揭示了金属钠膜的优异光波段等离激元特性。研究结果证实表面等离激元在钠-二氧化硅界面的传播长度可达200微米以上。在此基础上研制出的钠基通讯波段激光器在室温下的光泵激射阈值仅为140kw/cm2,创造了同类等离激元纳米激光器室温激射的阈值新低。同时采用有效的封装工艺,使这些钠基等离激元器件在用环氧树脂包装后的几个月内在环境条件下保持稳定且良好的工作性能。

(资料来源:https://www.nature.com/articles/s41586-020-2306-9   编译:张超)
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