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通过单脉冲激光干涉直接高通量制备米氏共振超表面

DOI：10.1021/acsnano.0c01993 期刊：ACS Nano 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 具有米氏型电共振和磁共振的高折射率介电超表面在成像、传感、光伏等诸多应用领域备受关注，这催生了对高效大规模制备技术的需求。为此，我们展示了一种利用单脉冲激光干涉技术，将非晶硅薄膜直接图案化为直径数百纳米米氏谐振器阵列的方法。该技术基于激光干涉诱导的退润湿效应——通过精确控制激光脉冲能量，仅需单次激光照射即可在数十微米区域内制备出包含数千个半球形纳米粒子的有序介电超表面。所制纳米粒子展现出与波长相关的光学响应，并呈现显著电偶极特征。通过调节预沉积硅膜厚度，可针对目标可见光及红外波段定制谐振特性。这种直接且高通量的制备方法，为实现空间均匀性超表面器件提供了简便可行的技术路径。
作者： Jonas Berzin?，Simonas Indri?iˉunas，Koen van Erve，Arvind Nagarajan，Stefan Fasold，Michael Steinert，Giampiero Gerini，Paulius Ge?ys，Thomas Pertsch，Stefan M. B. B?umer，Frank Setzpfandt
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

为展示单脉冲激光干涉技术直接将非晶硅薄膜图案化为直径数百纳米的米氏谐振器阵列，从而实现通过单次激光照射在数十微米区域内制备由数千个半球形纳米颗粒组成的有序介电超表面。

研究成果

研究表明，单脉冲激光干涉是一种直接且高通量制备介质超表面的可行技术。通过控制初始薄膜厚度和激光能量密度来定制米氏谐振器的尺寸与光学响应，为成像、传感和光伏应用开辟了新途径。

研究不足

该技术从根本上受到激光束高斯空间能量分布的限制，这会影响大范围区域的均匀性。此外，图案化过程取决于薄膜厚度和激光能量密度，这可能会限制可获得的纳米结构范围。

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