- 标题
- 摘要
- 关键词
- 实验方案
- 产品
-
结合米氏共振和法布里-珀罗共振的减反射高折射率超表面
摘要： 为确保各类光学元件高效运行，必须尽量减少反射损耗。采用支持法布里-珀罗共振的抗反射涂层是解决该问题的常用方法，且可实现工业化应用。最新研究表明，在表面布置高折射率纳米结构阵列也能降低反射率——此类涂层通过调控光学米氏共振的散射效应实现抗反射功能。本研究设计并制备了硅超表面，将法布里-珀罗共振与米氏共振集成于单一超表面结构中，从而形成多共振宽带抗反射响应。光学表征显示：该超表面在可见光波段（425-900纳米）实现了4.1%的AM1.5平均反射率。本超表面设计策略具有材料普适性与频段通用性，可广泛应用于多个领域。
关键词： 米氏谐振器、超表面、有效介质、抗反射涂层（ARC）、法布里-珀罗共振
更新于2025-09-23 15:23:52
-
用于彩色屋顶光伏的光谱和角度控制的共振超构光栅
摘要： 我们设计了半透明超晶格超胞结构，通过调控入射光的频谱与方向性，实现具有定制化角度外观的光伏应用。该超胞的基本单元是宽度110-120纳米、高度175纳米的硅纳米线，在λ=650纳米波长附近呈现强米氏共振。通过将共振米氏散射体排列成间距递增（675-1300纳米）的超晶格结构，我们可在选定角度范围内形成类朗伯体散射分布。采用电子束光刻和反应离子刻蚀工艺制备的毫米级超表面，在共振波长处几乎完全抑制镜面反射，同时将10%的入射光散射至30-75°角度范围，从而在该特定角度区间呈现鲜红色外观。蓝光、绿光及近红外非共振光则高效透过超表面并被底层光伏电池吸收。集成该超晶格超胞的硅异质结太阳能电池，其外量子效率下降范围与共振散射光谱区间相匹配。由于共振散射效应、高折射率基底反射及硅纳米线吸收的综合作用，短路电流降低了13%。除实现具有定制化角度外观的高效彩色光伏器件外，该超晶格概念还可应用于光伏及其他光电器件的多种光管理设计。
关键词： 光管理、超表面、米氏谐振器、光伏建筑一体化、硅纳米颗粒、彩色光伏、透明超构光栅、太阳能电池
更新于2025-09-19 17:13:59
-
硅（100）衬底上透镜状SiGe米氏谐振器构成的光子超表面的纳米尺度表征
摘要： 亚微米级高折射率米氏谐振器因其光操控能力在光子学应用中备受关注。由这类谐振器阵列构成的二维超材料或超表面可用于平面光学、传感器等领域。本研究报道了采用简易低成本方法在硅表面制备的近规则SiGe米氏谐振器阵列的纳米级综合表征及光学特性。通过在890-960°C高温下向Si(100)表面沉积锗，并在锗含量>4%时通过去润湿形成亚微米/微米级低锗含量SiGe透镜状岛阵列，实现了表面形貌调控；而低锗含量时则通过润湿形成连续SiGe薄膜。我们不仅利用拉曼显微镜控制锗含量和应力，还研究了岛体光子特性及其与硅衬底的耦合。与弹性光散射不同，我们清晰区分了来自岛体本身及岛下衬底区域（相比开放衬底区域信号增强）的可见光拉曼信号。通过计算岛体与衬底中的光场分布，揭示了岛体如何捕获光并将其导入高折射率衬底，这解释了实验中观察到的岛体诱导反射抑制和硅衬底拉曼增强现象。此类SiGe岛阵列有望成为提升硅光电传感器和太阳能器件性能的超表面材料。
关键词： 硅锗、超表面、光子特性、米氏谐振器、拉曼显微镜
更新于2025-09-16 10:30:52