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Dec 30, 2023

전환 가능한 파장의 비선형 제어

과학 보고서 12권,

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 10715(2022) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

전달 매트릭스 이론을 바탕으로 이산화바나듐( VO\(_2\)) 상전이층을 결함으로 간주합니다. 첫째, 완벽한 흡수 피크를 얻기 위해 흡수 스펙트럼에 대한 주기 수 N과 M의 효과를 연구합니다. 흡수 피크를 최대화하기 위한 구조의 최적 주기 수는 N = 7 및 M = 16인 것으로 나타났습니다. 우리의 결과는 또한 VO에 대한 구조의 대칭으로 인해 협대역의 거의 완벽한 흡수가 달성됨을 나타냅니다. \(_2\). 또한 고려된 구조의 흡수량은 독립된 VO\(_2\)에 비해 약 50배 더 ​​크다. 또한 흡수 피크 값과 공명 파장은 VO\(_2\)가 340K 온도에서 반도체에서 금속 상으로 이동하는 동안 지속적으로 조정될 수 있습니다. 또한 편광 및 입사각과 같은 다양한 매개변수가 흡수 스펙트럼에 어떤 영향을 미치는지 논의합니다. 마지막으로 구조의 비선형 흡수 스펙트럼은 선형 사례 옆에 그래픽으로 표시됩니다. 현재 시스템은 IR 센서, 리미터 및 스위치와 같은 실용적인 조정 가능한 광학 장치를 설계하는 데 적용될 수 있습니다.

능동 광학 시스템에 대한 탐구가 점점 더 많은 관심을 불러일으키면서 독특하고 활용 가능한 동적 제어 특성을 가진 물질은 미세유체 센서, 광 스위칭 장치, 열 방출기, 필터 및 변조기를 포함한 실제 응용 분야에서 새로운 개발을 가능하게 하는 데 매우 중요해졌습니다. 4,5,6,7,8,9. 특히 급증하는 관심은 맞춤형 통합 장치 실현을 위한 전례 없는 잠재력으로 인해 과학 및 공학 커뮤니티 모두에서 흡수 동작에 대한 연구입니다. 그런 다음 외부에서 제어할 수 있는 매개변수를 가진 적절한 광학 재료를 찾는 것이 현대 기술의 주요 과제입니다. 조정 가능성이 부족하여 과다한 응용이 방해되기 때문입니다. 따라서 전자기 방사선-물질 상호 작용의 조정 가능성은 특정 외부 요인을 통해 특성의 적절한 변화에 의존하는 많은 응용 분야에서 매우 바람직합니다. 동적 제어는 액정, 그래핀 및 상전이 물질(PTM)13,14,15,16,17,18과 같은 활성 매체와 일반적인 디자인을 올바르게 통합하여 수행할 수 있습니다. 우리가 아는 한, PTM은 데이터 저장, 센서, 열변색 애플리케이션, 광 스위치, 편광판 및 흡수체에서 광범위하게 조정 가능한 기능을 제공함으로써 이 경쟁에서 승리할 수 있습니다. 전기적, 광학적 또는 열 여기19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29. 기능성 PTM 중에서 1차 반도체-금속 전이(SMT) 물질인 이산화바나듐(VO\(_2\))은 뛰어난 전기적 및 광학적 특성으로 인해 상당한 주목을 받고 있습니다. Morin30이 처음 발견한 VO\(_2\)는 T = 340 K의 임계 온도에서 SMT를 경험하며, 그 이하에서는 온도, 응력 및 자기와 같은 다양한 자극 하에서 반도체 또는 등방성 금속입니다. 또는 전기장31,32,33. VO\(_2\)는 반도체에서 금속 상태로의 가역적 전이로 인해 열 처리가 증가함에 따라 전도도와 광학 상수가 크게 변경되기 때문에 열 반응 장치 응용 분야에 유망한 선택입니다. VO\(_2\)의 SMT는 적외선(IR) 흡수의 현저한 증가를 동반합니다35. 특히, IR 투과 및 반사는 온도 변화에 의해 크게 영향을 받는 반면, 가시광선 투과는 전환 과정에서 거의 변하지 않습니다. 그런 다음 이러한 특성을 기반으로 VO\(_2\)는 선택적 흡수체 및 열 방출기와 같은 활성 및 조정 가능한 광소자의 개발에 광범위하게 사용되었습니다.