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相变材料的灰度纳米图案化技术：用于亚波长尺度、本征平面型、非易失性且可重构的光学器件

DOI：10.1021/acsanm.0c00580 期刊：ACS Applied Nano Materials 出版年份：2020 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 将相变材料集成到光学超表面的设计中，已能实现动态可切换、可调谐及可重构的光学器件。其功能基于非晶态与晶态这两种稳定状态之间快速且可重复的切换——这种切换通常伴随着电学与光学特性的剧烈变化，并可通过外部刺激实现。本研究证明，聚焦离子束辐照可用于在高度受限区域内局部调控相变材料的无序程度，我们通过光诱导力显微镜和散射式扫描近场光学显微镜等光学纳米成像技术，在可见光与中红外波段验证了该效应。该方法能突破常规激光光源的衍射极限实现纳米级灰度图案化，从而为设计亚波长尺度、本质平面化、非易失性且可重构的光学器件增添了新的自由度。
作者： Martin Hafermann，Maximilian Zapf，Maurizio Ritzer，Axel Printschler，Yue Luo，Antonio Ambrosio，William L. Wilson，Carsten Ronning
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

为展示聚焦离子束辐照技术在高度受限区域内局部调控相变材料无序程度的应用，从而实现纳米级灰度图案化以设计光学器件。

研究成果

研究表明，聚焦离子束辐照可用于在高度受限区域内逐步调控相变材料的光学特性，从而实现纳米级灰度图案化。该方法规避了常用直接激光写入的衍射极限，为设计具有本征平面性、非易失性和可重构性的光学超表面开辟了新途径。

研究不足

最小可实现的灰度元素受限于横向散射以及高斯形离子束剖面引起的有效展宽。研究还指出，在空气中退火时GST表面存在氧化的可能性，尽管这被认为可以忽略不计。

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