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纺锤形半导体纳米线中的纳米级聚光灯
摘要： 理论上，无论纳米线多么纤细，都能以倏逝场形式传输光。但实际中，当纳米线明显薄于~λ/2时，复杂耗散导致的低传播效率会使光传输难以实现。因此该尺度下的纳米线光子学研究受到限制。本研究在直径小于70纳米的超细纺锤形纳米线中实现了光传输，并形成了纳米级聚光灯效应。该纳米线在横向尺寸小至约53纳米处输出最大发射光强。时域有限差分(FDTD)模拟表明，尖端附近的尺寸梯度增加导致传播光在横向特征点产生最大泄漏，该现象精确由纳米线固有特性决定。此外，基于此类纳米线中波长依赖的光传输行为，还观测并验证了光谱分离现象。这些成果有助于合理设计具有超高分辨率（远超所谓亚波长水平）的纳米级近场光源、光电及光学生物探针。
关键词： 半导体、纳米级光、光波导、纳米线、光子特性
更新于2025-09-23 15:22:29
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硅（100）衬底上透镜状SiGe米氏谐振器构成的光子超表面的纳米尺度表征
摘要： 亚微米级高折射率米氏谐振器因其光操控能力在光子学应用中备受关注。由这类谐振器阵列构成的二维超材料或超表面可用于平面光学、传感器等领域。本研究报道了采用简易低成本方法在硅表面制备的近规则SiGe米氏谐振器阵列的纳米级综合表征及光学特性。通过在890-960°C高温下向Si(100)表面沉积锗，并在锗含量>4%时通过去润湿形成亚微米/微米级低锗含量SiGe透镜状岛阵列，实现了表面形貌调控；而低锗含量时则通过润湿形成连续SiGe薄膜。我们不仅利用拉曼显微镜控制锗含量和应力，还研究了岛体光子特性及其与硅衬底的耦合。与弹性光散射不同，我们清晰区分了来自岛体本身及岛下衬底区域（相比开放衬底区域信号增强）的可见光拉曼信号。通过计算岛体与衬底中的光场分布，揭示了岛体如何捕获光并将其导入高折射率衬底，这解释了实验中观察到的岛体诱导反射抑制和硅衬底拉曼增强现象。此类SiGe岛阵列有望成为提升硅光电传感器和太阳能器件性能的超表面材料。
关键词： 硅锗、超表面、光子特性、米氏谐振器、拉曼显微镜
更新于2025-09-16 10:30:52