Figura 1. (a). Diagrama esquemático de la unidad de excitación de la capa semielipsoide ITO y el principio de realización de la banda de absorción sintonizable; (b). Diagrama esquemático de la estructura del absorbente perfecto de banda ancha; (C). Topografía microscópica de la sección transversal del dispositivo; (d). Espectro de reflectancia e imagen del dispositivo. Crédito:SIOM
Investigadores del Instituto de Óptica y Mecánica Fina de Shanghai (SIOM) de la Academia de Ciencias de China han propuesto recientemente un concepto de diseño para un absorbedor perfecto de banda ancha sintonizable basado en el acoplamiento no dividido de Epsilon-near-zero (ENZ) y plasmón de superficie localizado modos de resonancia (LSPR).
Los investigadores diseñaron una matriz de capa elipsoidal de óxido de indio y estaño (ITO) de una sola capa de longitud de onda inferior para excitar los modos ENZ y LSPR espacialmente separados, que lograron una absorción de luz de más del 98% en el rango de 1435 a 1680 nm. Se fabricó un absorbedor de nivel centimétrico mediante tecnología de autoensamblaje de bajo costo y presenta una absorción resonante sintonizable, de gran angular e independiente de la polarización. Los resultados relacionados se publicaron en Applied Surface Science .
La absorción óptica es crítica en muchas aplicaciones ópticas lineales y no lineales. En los últimos años, los materiales planos ENZ han brindado soluciones efectivas para varios absorbentes perfectos sintonizables de banda estrecha y banda ancha. Sin embargo, los materiales ENZ planares para una absorción perfecta enfrentan una dependencia de polarización significativa y problemas de incidencia oblicua, que limitan su aplicación. Se cree que la combinación de películas ENZ con metasuperficies resuelve los problemas de polarización y dependencia del ángulo anteriores. Sin embargo, los esquemas de metasuperficies informados inevitablemente involucran diseños complejos, fabricación de varios pasos y costosas técnicas FIB o EBL, que limitan el tamaño del dispositivo al orden de cientos de micrones.
Figura 2. (a). El espectro de reflexión de la luz no polarizada varía con el ángulo de incidencia; (b). Espectros de reflectancia de diferentes estados de polarización bajo condiciones incidentes de 20°. Crédito:SIOM
En este trabajo, los investigadores propusieron un esquema absorbente perfecto de banda ancha basado en películas ENZ con patrón de semiesfera. La idea central del absorbedor perfecto es utilizar la película ultrafina única y las características de nanopartículas de la película ENZ de capa semielipsoidal para excitar los modos de resonancia ENZ y LSPR espacialmente separados, logrando así una absorción perfecta de banda ancha.
La simetría estructural única permite que el absorbente muestre características de gran angular e independientes de la polarización, mientras que la sintonizabilidad activa de los materiales ENZ dota al absorbente de sintonizabilidad, según los investigadores.
Además, el absorbedor perfecto es compatible con la tecnología de autoensamblaje, lo que permite la fabricación a bajo costo de dispositivos a escala de centímetros o incluso a escala de obleas.
Además del material ITO, el esquema de absorción perfecto propuesto en este estudio también es aplicable a otros materiales ENZ con propiedades ENZ y plasmónicas, como óxido de cadmio (CdO), ZnO:Al (AZO), nitruro de titanio (TiN), etc. ., lo que conduce a la realización de una absorción perfecta de banda ancha en más rangos de longitud de onda. El absorbente de microondas de banda ancha sintonizable y ultradelgado puede mejorar el encubrimiento del radar
