搜索

文章查询

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于VO2薄膜相变原理的温控太赫兹超材料调制器

刘志强 常胜江 王晓雷 范飞 李伟

基于VO2薄膜相变原理的温控太赫兹超材料调制器

刘志强, 常胜江, 王晓雷, 范飞, 李伟
PDF
导出引用
导出核心图
  • 利用二氧化钒薄膜绝缘相–金属相的相变特性, 提出了一种基于超材料的温控太赫兹调制器, 研究了相变超材料在太赫兹波段的传输特性和温控可调谐特性. 当入射太赫兹波为水平偏振或垂直偏振状态时, 器件的透过率谱线在1 THz附近呈现出两个独立的、中心频率分别为1.3 THz和1.7 THz、 带宽分别为0.2 THz和0.35 THz的 透射宽带. 当温度从40℃至80℃变化时, 两宽带的透过率发生明显的降低, 在二氧化钒的相变温度(68℃)时尤其灵敏, 对入射光的二种偏振状态, 调制深度均达到60%以上, 实现了良好的调制效果.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61171027);国家高技术研究发展计划(批准号: 2011AA010205);天津市自然科学基金重点项目(批准号: 10JCZDJC15200)和教育部博士点基金(批准号: 20090031110033)资助的课题.
    [1]

    Fan F, Guo Z, Bai J J, Wang X H, Chang S J 2011 Acta Phys. Sin. 60 084219 (in Chinese) [范飞, 郭展, 白晋军, 王湘晖, 常胜江 2011 物理学报 60 084219]

    [2]

    Jansen C, Priebe S, Moller C 2011 IEEE Trans Terahertz Sci. Technol. 54 462

    [3]

    Liu H B, Plopper G, Earley S, Chen Y Q, Ferguson B, Zhang X C 2007 Biosens. Bioelectron 22 1075

    [4]

    Chan W L, Moravec M L, Baraniuk R G, Mittleman D M 2008 Opt. Lett. 33 974

    [5]

    Brucherseifer M, Nagel M, Bolivar P H, Kurz H 2000 Appl. Phy. Lett. 77 4049

    [6]

    Smith D R, Padilla W J, Vier D C, Nemat-Nasser S C, Schultz S 2000 Phys. Rev. Lett. 84 4184

    [7]

    Withayachumnankul W, Abbott D 2009 IEEE Photonics J. 1 99

    [8]

    Chen H T, O'Hara J F, Azad A K, Taylor A J, Averitt R D, Shrekenhamer D B, Padilla W J 2008 Nat Photonics 2 295

    [9]

    Padilla W J, Taylor A J, Highstrete C, Lee M, Averitt R D 2006 Phys. Rev. Lett. 96 107401

    [10]

    Sun D D, Chen Z, Wen Q Y, Qiu D H, Lai W E, Dong K, Zhao B H, Zhang H W 2013 Acta Phys. Sin. 62 017202 (in Chinese) [孙丹丹, 陈智, 文岐业, 邱东鸿, 赖伟恩, 董凯, 赵碧辉, 张怀武 2013 物理学报 62 017202]

    [11]

    Cavalieri A, Toth Cs, Siders C W, Squier J A Raksi F, Forget P, Kieffer J C 2001 Phys. Rev. Lett. 87 237401

    [12]

    Manning T D Parkin I P Pemble M E Sheel D, Vernardou D 2004 Chem. Mater. 16 744

    [13]

    Hu M, Wu M, Lv Y Q, Dou Y W, Cui M 2007 Surf. Coat Technol. 201 4858

    [14]

    Wen Q Y, Zhang H W, Yang Q H, Xie Y S, Chen K, Liu Y L 2010 Appl. Phys. Lett. 97 021111

    [15]

    Wen Q Y, Zhang H W, Yang Q H, Chen Z, Long Y, Jing Y L, Lin Y, Zhang P X 2012 J. Phys. D: Appl. Phys. 45 235106

    [16]

    Choi S B, Kyoung J S, Kim H S, Park H R, Park D J, Kim B J, Ahn Y H, Rotermund F, Kim H T, Ahn K J, Kim D S 2011 Appl. Phys. Lett. 98 071105

    [17]

    Michael F B, Bruee A B, Rodger M W, Thierry L, Patrick G, Alain B 1994 Appl. phys. Lett. 65 1507

    [18]

    Nyberg G A, Buhrman R A 1987 Thin Solid Films 147 111

    [19]

    Hendry E, Koeberg M, O'Regan B, Bonn M 2006 Nano Lett. 6 755

    [20]

    Fan F, Hou Y, Jiang Z W, Wang X H, Chang S J 2012 Appl. Opt. 51 4589

    [21]

    Choi H S, Ahn J S, Jung J H, Noh T W, Kim D H 1996 Phys. Rev. B 54 4621

    [22]

    Jepsen P U, Fischer B M, Thoman A, Helm H 2006 Phys Rev. B 74 205103

    [23]

    Walther M, Cooke D G, Sherstan C, Hajar M, Freeman M R, Hegmann F A 2007 Phys. Rev. B 76 125408

  • [1]

    Fan F, Guo Z, Bai J J, Wang X H, Chang S J 2011 Acta Phys. Sin. 60 084219 (in Chinese) [范飞, 郭展, 白晋军, 王湘晖, 常胜江 2011 物理学报 60 084219]

    [2]

    Jansen C, Priebe S, Moller C 2011 IEEE Trans Terahertz Sci. Technol. 54 462

    [3]

    Liu H B, Plopper G, Earley S, Chen Y Q, Ferguson B, Zhang X C 2007 Biosens. Bioelectron 22 1075

    [4]

    Chan W L, Moravec M L, Baraniuk R G, Mittleman D M 2008 Opt. Lett. 33 974

    [5]

    Brucherseifer M, Nagel M, Bolivar P H, Kurz H 2000 Appl. Phy. Lett. 77 4049

    [6]

    Smith D R, Padilla W J, Vier D C, Nemat-Nasser S C, Schultz S 2000 Phys. Rev. Lett. 84 4184

    [7]

    Withayachumnankul W, Abbott D 2009 IEEE Photonics J. 1 99

    [8]

    Chen H T, O'Hara J F, Azad A K, Taylor A J, Averitt R D, Shrekenhamer D B, Padilla W J 2008 Nat Photonics 2 295

    [9]

    Padilla W J, Taylor A J, Highstrete C, Lee M, Averitt R D 2006 Phys. Rev. Lett. 96 107401

    [10]

    Sun D D, Chen Z, Wen Q Y, Qiu D H, Lai W E, Dong K, Zhao B H, Zhang H W 2013 Acta Phys. Sin. 62 017202 (in Chinese) [孙丹丹, 陈智, 文岐业, 邱东鸿, 赖伟恩, 董凯, 赵碧辉, 张怀武 2013 物理学报 62 017202]

    [11]

    Cavalieri A, Toth Cs, Siders C W, Squier J A Raksi F, Forget P, Kieffer J C 2001 Phys. Rev. Lett. 87 237401

    [12]

    Manning T D Parkin I P Pemble M E Sheel D, Vernardou D 2004 Chem. Mater. 16 744

    [13]

    Hu M, Wu M, Lv Y Q, Dou Y W, Cui M 2007 Surf. Coat Technol. 201 4858

    [14]

    Wen Q Y, Zhang H W, Yang Q H, Xie Y S, Chen K, Liu Y L 2010 Appl. Phys. Lett. 97 021111

    [15]

    Wen Q Y, Zhang H W, Yang Q H, Chen Z, Long Y, Jing Y L, Lin Y, Zhang P X 2012 J. Phys. D: Appl. Phys. 45 235106

    [16]

    Choi S B, Kyoung J S, Kim H S, Park H R, Park D J, Kim B J, Ahn Y H, Rotermund F, Kim H T, Ahn K J, Kim D S 2011 Appl. Phys. Lett. 98 071105

    [17]

    Michael F B, Bruee A B, Rodger M W, Thierry L, Patrick G, Alain B 1994 Appl. phys. Lett. 65 1507

    [18]

    Nyberg G A, Buhrman R A 1987 Thin Solid Films 147 111

    [19]

    Hendry E, Koeberg M, O'Regan B, Bonn M 2006 Nano Lett. 6 755

    [20]

    Fan F, Hou Y, Jiang Z W, Wang X H, Chang S J 2012 Appl. Opt. 51 4589

    [21]

    Choi H S, Ahn J S, Jung J H, Noh T W, Kim D H 1996 Phys. Rev. B 54 4621

    [22]

    Jepsen P U, Fischer B M, Thoman A, Helm H 2006 Phys Rev. B 74 205103

    [23]

    Walther M, Cooke D G, Sherstan C, Hajar M, Freeman M R, Hegmann F A 2007 Phys. Rev. B 76 125408

  • [1] 田伟, 文岐业, 陈智, 杨青慧, 荆玉兰, 张怀武. 硅基全光宽带太赫兹幅度调制器的研究. 物理学报, 2015, 64(2): 028401. doi: 10.7498/aps.64.028401
    [2] 徐婷婷, 李毅, 陈培祖, 蒋蔚, 伍征义, 刘志敏, 张娇, 方宝英, 王晓华, 肖寒. 基于AZO/VO2/AZO结构的电压诱导相变红外光调制器. 物理学报, 2016, 65(24): 248102. doi: 10.7498/aps.65.248102
    [3] 孙景阳, 王东明, 吕业刚, 王苗, 汪伊曼, 沈祥, 王国祥, 戴世勋. 应用于相变存储器的Cu-Ge3Sb2Te5薄膜的结构及相变特性研究. 物理学报, 2015, 64(1): 016103. doi: 10.7498/aps.64.016103
    [4] 李亚明, 刘智, 薛春来, 李传波, 成步文, 王启明. 基于Franz-Keldysh效应的倏逝波锗硅电吸收调制器设计. 物理学报, 2013, 62(11): 114208. doi: 10.7498/aps.62.114208
    [5] 梁晓琳, 刘志壮, 吕业刚, 龚跃球, 郑学军. 外加电场对铁电薄膜相变的影响. 物理学报, 2010, 59(11): 8167-8171. doi: 10.7498/aps.59.8167
    [6] 张可言. 金属材料在中强度激光辐照下的相变速度研究. 物理学报, 2004, 53(6): 1815-1819. doi: 10.7498/aps.53.1815
    [7] 曲艳东, 孔祥清, 李晓杰, 闫鸿浩. 热处理对爆轰合成的纳米TiO2混晶的结构相变的影响. 物理学报, 2014, 63(3): 037301. doi: 10.7498/aps.63.037301
    [8] 李金华, 袁宁一, 陈王丽华, 林成鲁. 用离子束增强沉积从V2O5粉末制备高热电阻温度系数VO_2薄膜. 物理学报, 2002, 51(8): 1788-1792. doi: 10.7498/aps.51.1788
    [9] 刘常升, 李永华, 孟繁玲, 王煜明, 郑伟涛. NiTi合金薄膜厚度对相变温度影响的X射线光电子能谱分析. 物理学报, 2009, 58(4): 2742-2745. doi: 10.7498/aps.58.2742
    [10] 汪昌州, 朱伟玲, 翟继卫, 赖天树. Ga30Sb70/Sb80Te20纳米复合多层薄膜的相变特性研究. 物理学报, 2013, 62(3): 036402. doi: 10.7498/aps.62.036402
    [11] 陈贺胜. 带有2+1味道Wilson费米子的格点量子色动力学在有限温度、有限密度下的相变. 物理学报, 2009, 58(10): 6791-6797. doi: 10.7498/aps.58.6791
    [12] 袁焕丽, 袁保合, 李芳, 梁二军. ZrV2-xPxO7固溶体的相变与热膨胀性质的研究 . 物理学报, 2012, 61(22): 226502. doi: 10.7498/aps.61.226502
    [13] 杨鑫鑫, 魏晓旭, 王军转, 施毅, 郑有炓. 高温氢退火还原V2O5制备二氧化钒薄膜及其性能的研究. 物理学报, 2013, 62(22): 227201. doi: 10.7498/aps.62.227201
    [14] 王雅琴, 姚刚, 黄子健, 黄鹰. 用于红外激光防护的高开关率VO2薄膜. 物理学报, 2016, 65(5): 057102. doi: 10.7498/aps.65.057102
    [15] 王盼盼, 章俞之, 彭明栋, 张云龙, 吴岭南, 曹韫真, 宋力昕. VO2薄膜Vis-NIR及NIR-MIR椭圆偏振光谱分析. 物理学报, 2016, 65(12): 127201. doi: 10.7498/aps.65.127201
    [16] 尹伟红, 韩勤, 杨晓红. 基于石墨烯的半导体光电器件研究进展. 物理学报, 2012, 61(24): 248502. doi: 10.7498/aps.61.248502
    [17] 周大雨, 徐进. Si掺杂HfO2薄膜的铁电和反铁电性质. 物理学报, 2014, 63(11): 117703. doi: 10.7498/aps.63.117703
    [18] 王文虎, 熊玉峰, 李世亮, 陈兆甲, 闻海虎. Bi2Sr2CaCu2O8单晶中的反常尖锋效应. 物理学报, 2001, 50(12): 2466-2470. doi: 10.7498/aps.50.2466
    [19] 鲁圣国, 李丹丹, 林雄威, 简晓东, 赵小波, 姚英邦, 陶涛, 梁波. 铁电材料中电场对唯象系数和电卡强度的影响. 物理学报, 2020, 69(12): 127701. doi: 10.7498/aps.69.20200296
    [20] 李 卫, 冯良桓, 武莉莉, 蔡亚平, 张静全, 郑家贵, 蔡 伟, 黎 兵, 雷 智, 张冬敏. CdSxTe1-x多晶薄膜的制备与性质研究. 物理学报, 2005, 54(4): 1879-1884. doi: 10.7498/aps.54.1879
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  1151
  • PDF下载量:  1244
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-02-09
  • 修回日期:  2013-03-06
  • 刊出日期:  2013-07-05

基于VO2薄膜相变原理的温控太赫兹超材料调制器

  • 1. 南开大学现代光学研究所, 光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300071
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 61171027)

    国家高技术研究发展计划(批准号: 2011AA010205)

    天津市自然科学基金重点项目(批准号: 10JCZDJC15200)和教育部博士点基金(批准号: 20090031110033)资助的课题.

摘要: 利用二氧化钒薄膜绝缘相–金属相的相变特性, 提出了一种基于超材料的温控太赫兹调制器, 研究了相变超材料在太赫兹波段的传输特性和温控可调谐特性. 当入射太赫兹波为水平偏振或垂直偏振状态时, 器件的透过率谱线在1 THz附近呈现出两个独立的、中心频率分别为1.3 THz和1.7 THz、 带宽分别为0.2 THz和0.35 THz的 透射宽带. 当温度从40℃至80℃变化时, 两宽带的透过率发生明显的降低, 在二氧化钒的相变温度(68℃)时尤其灵敏, 对入射光的二种偏振状态, 调制深度均达到60%以上, 实现了良好的调制效果.

English Abstract

参考文献 (23)

目录

    /

    返回文章
    返回