表麵等離激元,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。金屬鈉膜的製備是鈉基等離激元器件首先需要解決(jue) 的問題。28日,記者從(cong) 南京大學獲悉,該校與(yu) 北京大學、佐治亞(ya) 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塗工藝,製成了金屬鈉薄膜,首次揭示了金屬鈉膜的優(you) 異光波段等離激元特性。在此基礎上,他們(men) 研製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。這一成果近日發表於(yu) 《自然》雜誌。
文章的通訊作者之一、南京大學教授朱嘉介紹,一直以來,由於(yu) 等離激元激發有電子振蕩參與(yu) ,由焦耳熱引起的損耗,成了等離激元器件走向應用的瓶頸。對於(yu) 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(men) 一直寄希望於(yu) 金、銀等貴金屬。但對於(yu) 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(yu) 製備工藝等因素,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(wei) 代表的堿金屬傳(chuan) 輸特性,被認為(wei) 有可能具有更低的光學損耗。然而,由於(yu) 金屬鈉活潑的化學性質和嚴(yan) 苛的製備條件,基於(yu) 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(yu) 北京大學馬仁敏、佐治亞(ya) 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麵取得了重要突破。
他們(men) 利用液態金屬旋塗工藝,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(men) 進一步開發了鈉基等離激元功能器件。
值得一提的是,得益於(yu) 有效的封裝保護,該激光器件在正常環境下6個(ge) 月後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,證明了製備的鈉基等離激元器件具有非常好的耐受能力。
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