研究目的
提出并展示一种新型功能性金属-半导体薄板，该结构利用高折射率半导体谐振器与入射光实现强光学场耦合，从而在光学波段产生完美光吸收。
研究成果
该研究展示了一种新型功能性金属-半导体薄板，可在光学范围内实现完美光吸收，有望应用于光电探测器、非线性光学和热电子激发等光电子领域。其吸收特性可通过光谱调控，并适用于多种金属与半导体材料。
研究不足
该研究基于数值模拟，实际实现可能在制造和材料特性方面面临挑战。光谱可调性和吸收效率可能随实际材料和结构参数而变化。
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基于混合金属-半导体超表面的光电完美吸收器
DOI：10.1109/jstqe.2018.2879019
期刊：IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics
出版年份：2018
更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要：
金属薄膜和半导体材料因其优异的电学特性被广泛应用于多种光电器件中。然而，目前尚未找到实现不透明金属薄膜和高折射率半导体材料抗反射或完美吸收的有效方法。本研究通过数值模拟提出并验证了一种新型功能性金属-半导体复合结构，可在光学波段实现完美光吸收。该结构利用高折射率半导体谐振腔与入射光产生强光学场耦合。以银基底硅环阵列构成的Ag-Si谐振复合结构为例，通过硅与银谐振腔的光子模与等离子体模杂化耦合，实现了吸收效率超过99%的双波段光吸收。当采用成对硅环阵列时，还可获得三波段光吸收效果。此外，通过调节结构参数可对该吸收特性进行光谱调控。研究发现该吸波方案同样适用于其他金属与半导体材料组合。这些光学与结构特性不仅为多波段光吸收提供了新途径，也为红外光电探测器、热电子激发及非线性光学等功能光电子器件研究提供了新思路。
作者：
Guiqiang Liu，Jian Chen，Pingping Pan，Zhengqi Liu
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