آپٹیکل کمیونیکیشن بینڈ، انتہائی پتلا آپٹیکل ریزونیٹر

آپٹیکل کمیونیکیشن بینڈ، انتہائی پتلا آپٹیکل ریزونیٹر
آپٹیکل ریزونیٹرز ایک محدود جگہ میں روشنی کی لہروں کی مخصوص طول موج کو مقامی بنا سکتے ہیں، اور روشنی کے مادے کے تعامل میں اہم ایپلی کیشنز رکھتے ہیں،آپٹیکل مواصلات، آپٹیکل سینسنگ، اور آپٹیکل انضمام۔ گونجنے والے کا سائز بنیادی طور پر مادی خصوصیات اور آپریٹنگ طول موج پر منحصر ہوتا ہے، مثال کے طور پر، قریب کے انفراریڈ بینڈ میں کام کرنے والے سلیکون ریزونیٹرز کو عام طور پر سینکڑوں نینو میٹر اور اس سے اوپر کے آپٹیکل ڈھانچے کی ضرورت ہوتی ہے۔ حالیہ برسوں میں، انتہائی پتلی پلانر آپٹیکل ریزونیٹرز نے ساختی رنگ، ہولوگرافک امیجنگ، لائٹ فیلڈ ریگولیشن اور آپٹیکل الیکٹرانک آلات میں اپنے ممکنہ استعمال کی وجہ سے بہت زیادہ توجہ مبذول کی ہے۔ پلانر ریزونیٹرز کی موٹائی کو کیسے کم کیا جائے محققین کو درپیش مشکل مسائل میں سے ایک ہے۔
روایتی سیمی کنڈکٹر مواد سے مختلف، 3D ٹاپولوجیکل انسولیٹر (جیسے بسمتھ ٹیلورائڈ، اینٹیمونی ٹیلورائڈ، بسمتھ سیلینائڈ، وغیرہ) نئے معلوماتی مواد ہیں جن میں ٹاپولوجیکل طور پر محفوظ دھاتی سطح کی حالتیں اور انسولیٹر ریاستیں ہیں۔ سطحی حالت وقت کے الٹ جانے کی ہم آہنگی سے محفوظ ہے، اور اس کے الیکٹران غیر مقناطیسی نجاست کے ذریعے بکھرے ہوئے نہیں ہیں، جس کی کم طاقت والے کوانٹم کمپیوٹنگ اور اسپنٹرونک آلات میں اہم اطلاق کے امکانات ہیں۔ ایک ہی وقت میں، ٹاپولوجیکل انسولیٹر مواد بھی بہترین آپٹیکل خصوصیات دکھاتے ہیں، جیسے ہائی ریفریکٹیو انڈیکس، بڑا نان لائنرنظریگتانک، وسیع ورکنگ سپیکٹرم رینج، ٹیون ایبلٹی، آسان انضمام، وغیرہ، جو روشنی کے ضابطے کے حصول کے لیے ایک نیا پلیٹ فارم مہیا کرتا ہے اورآپٹو الیکٹرانک آلات.
چین میں ایک تحقیقی ٹیم نے بڑے رقبے پر اگنے والے بسمتھ ٹیلورائیڈ ٹوپولاجیکل انسولیٹر نینو فلموں کا استعمال کرتے ہوئے انتہائی پتلی آپٹیکل ریزونیٹروں کی تعمیر کے لیے ایک طریقہ تجویز کیا ہے۔ آپٹیکل گہا قریب کے انفراریڈ بینڈ میں گونج جذب کرنے کی واضح خصوصیات دکھاتا ہے۔ بسمتھ ٹیلورائیڈ کا آپٹیکل کمیونیکیشن بینڈ میں 6 سے زیادہ ریفریکٹیو انڈیکس ہوتا ہے (روایتی ہائی ریفریکٹیو انڈیکس مواد جیسے سلیکون اور جرمینیم کے ریفریکٹیو انڈیکس سے زیادہ)، تاکہ آپٹیکل گہا کی موٹائی گونج کے بیسویں حصے تک پہنچ سکے۔ طول موج ایک ہی وقت میں، آپٹیکل ریزونیٹر کو ایک جہتی فوٹوونک کرسٹل پر جمع کیا جاتا ہے، اور آپٹیکل کمیونیکیشن بینڈ میں ایک نیا برقی مقناطیسی حوصلہ افزائی شفافیت کا اثر دیکھا جاتا ہے، جو Tamm پلازمون کے ساتھ گونجنے والے کے جوڑنے اور اس کی تباہ کن مداخلت کی وجہ سے ہوتا ہے۔ . اس اثر کا سپیکٹرل ردعمل آپٹیکل ریزونیٹر کی موٹائی پر منحصر ہے اور محیطی ریفریکٹیو انڈیکس کی تبدیلی کے لیے مضبوط ہے۔ یہ کام الٹراتھین آپٹیکل کیویٹی، ٹاپولوجیکل انسولیٹر میٹریل اسپیکٹرم ریگولیشن اور آپٹو الیکٹرانک ڈیوائسز کے حصول کے لیے ایک نیا راستہ کھولتا ہے۔
جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ 1a اور 1b میں، آپٹیکل ریزونیٹر بنیادی طور پر بسمتھ ٹیلورائڈ ٹوپولوجیکل انسولیٹر اور سلور نینو فلموں پر مشتمل ہے۔ magnetron sputtering کے ذریعہ تیار کردہ بسمتھ ٹیلورائڈ نینو فلموں میں بڑا رقبہ اور اچھی چپٹی ہوتی ہے۔ جب بسمتھ ٹیلورائیڈ اور سلور فلموں کی موٹائی بالترتیب 42 nm اور 30 ​​nm ہوتی ہے، تو آپٹیکل کیویٹی 1100 ~ 1800 nm (شکل 1c) کے بینڈ میں مضبوط گونج جذب کو ظاہر کرتی ہے۔ جب محققین نے اس نظری گہا کو Ta2O5 (182 nm) اور SiO2 (260 nm) تہوں (شکل 1e) کے متبادل ڈھیروں سے بنے ایک فوٹوونک کرسٹل پر ضم کیا تو، ایک الگ جذب وادی (فگر 1f) اصل گونج کے جذب کے قریب نمودار ہوئی۔ 1550 nm)، جو ایٹم سسٹمز کے ذریعہ پیدا کردہ برقی مقناطیسی طور پر حوصلہ افزائی شفافیت کے اثر سے ملتا جلتا ہے۔

بسمتھ ٹیلورائڈ مواد کی خصوصیت ٹرانسمیشن الیکٹران مائکروسکوپی اور ایلیپسومیٹری تھی۔ انجیر۔ 2a-2c ٹرانسمیشن الیکٹران مائیکرو گرافس (ہائی ریزولیوشن امیجز) اور بسمتھ ٹیلورائیڈ نینو فلمز کے منتخب الیکٹران ڈفریکشن پیٹرن دکھاتا ہے۔ یہ اعداد و شمار سے دیکھا جا سکتا ہے کہ تیار کردہ بسمتھ ٹیلرائڈ نینو فلم پولی کرسٹل لائن مواد ہیں، اور بنیادی ترقی کی سمت (015) کرسٹل طیارہ ہے۔ شکل 2d-2f بیسمتھ ٹیلورائڈ کے پیچیدہ ریفریکٹیو انڈیکس کو ظاہر کرتا ہے جس کی پیمائش بیضوی میٹر سے کی جاتی ہے اور فٹ شدہ سطح کی حالت اور اسٹیٹ کمپلیکس ریفریکٹیو انڈیکس۔ نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ سطحی حالت کا معدومیت کا گتانک 230~1930 nm کی رینج میں ریفریکٹیو انڈیکس سے زیادہ ہے، جو دھات جیسی خصوصیات کو ظاہر کرتا ہے۔ جسم کا ریفریکٹیو انڈیکس 6 سے زیادہ ہوتا ہے جب طول موج 1385 nm سے زیادہ ہوتی ہے، جو کہ اس بینڈ میں موجود سلکان، جرمینیم اور دیگر روایتی ہائی ریفریکٹیو انڈیکس مواد سے بہت زیادہ ہے، جو الٹرا کی تیاری کی بنیاد رکھتا ہے۔ - پتلی آپٹیکل ریزونیٹر۔ محققین نے بتایا کہ آپٹیکل کمیونیکیشن بینڈ میں صرف دسیوں نینو میٹرز کی موٹائی کے ساتھ ٹاپولوجیکل انسولیٹر پلانر آپٹیکل کیویٹی کی یہ پہلی اطلاع ہے۔ اس کے بعد، الٹرا پتلی آپٹیکل گہا کی جذب سپیکٹرم اور گونج طول موج کو بسمتھ ٹیلرائڈ کی موٹائی سے ماپا گیا۔ آخر میں، بسمتھ ٹیلورائڈ نانوکاویٹی/فوٹونک کرسٹل ڈھانچے میں برقی مقناطیسی طور پر حوصلہ افزائی شفافیت کے سپیکٹرا پر چاندی کی فلم کی موٹائی کے اثر کی تحقیقات کی جاتی ہیں۔

بسمتھ ٹیلورائیڈ ٹاپولوجیکل انسولیٹروں کی بڑے رقبے والی فلیٹ پتلی فلمیں تیار کرکے، اور قریب کے انفراریڈ بینڈ میں بسمتھ ٹیلورائیڈ مواد کے الٹرا ہائی ریفریکٹیو انڈیکس کا فائدہ اٹھاتے ہوئے، صرف دسیوں نینو میٹرز کی موٹائی کے ساتھ ایک پلانر آپٹیکل گہا حاصل کیا جاتا ہے۔ الٹرا پتلا آپٹیکل گہا قریب کے انفراریڈ بینڈ میں موثر گونج والی روشنی جذب کا احساس کر سکتا ہے، اور آپٹیکل کمیونیکیشن بینڈ میں آپٹیکل الیکٹرانک آلات کی نشوونما میں اہم اطلاقی قدر رکھتا ہے۔ بسمتھ ٹیلورائیڈ آپٹیکل کیویٹی کی موٹائی گونجنے والی طول موج کی لکیری ہے، اور اسی طرح کے سلیکون اور جرمینیم آپٹیکل گہا سے چھوٹی ہے۔ ایک ہی وقت میں، بسمتھ ٹیلورائیڈ آپٹیکل کیویٹی کو فوٹوونک کرسٹل کے ساتھ مربوط کیا گیا ہے تاکہ جوہری نظام کی برقی مقناطیسی طور پر حوصلہ افزائی شدہ شفافیت کی طرح غیر معمولی نظری اثر حاصل کیا جاسکے، جو مائیکرو اسٹرکچر کے سپیکٹرم ریگولیشن کے لیے ایک نیا طریقہ فراہم کرتا ہے۔ یہ مطالعہ روشنی کے ضابطے اور آپٹیکل فنکشنل آلات میں ٹاپولوجیکل انسولیٹر مواد کی تحقیق کو فروغ دینے میں ایک خاص کردار ادا کرتا ہے۔