Des chercheurs de l’Institut d’optique et de mécanique fine de Shanghai (SIOM) de l’Académie chinoise des sciences ont récemment proposé un concept de conception pour un absorbeur parfait à large bande accordable basé sur le couplage non divisé d’Epsilon proche de zéro (ENZ) et d’un plasmon de surface localisé. modes de résonance (LSPR).
Les chercheurs ont conçu un réseau de coques ellipsoïdales en oxyde d’indium et d’étain (ITO) à une seule couche de longueur d’onde pour exciter les modes ENZ et LSPR spatialement séparés, qui ont atteint plus de 98 % d’absorption de la lumière dans la plage de 1 435 à 1 680 nm. Un absorbeur de niveau centimétrique a été fabriqué par une technologie d’auto-assemblage à faible coût et présente une absorption résonnante indépendante de la polarisation, à grand angle et accordable. Des résultats connexes ont été publiés dans Sciences appliquées des surfaces.
L’absorption optique est essentielle dans de nombreuses applications optiques linéaires et non linéaires. Ces dernières années, les matériaux ENZ planaires ont fourni des solutions efficaces pour divers absorbeurs parfaits accordables à bande étroite et à large bande. Cependant, les matériaux ENZ plans pour une absorption parfaite sont confrontés à des problèmes de dépendance à la polarisation et d’incidence oblique importants, ce qui limite son application. On pense que la combinaison de films ENZ avec des métasurfaces résout les problèmes de polarisation et de dépendance d’angle ci-dessus. Cependant, les schémas de métasurface rapportés impliquent inévitablement des conceptions complexes, une fabrication en plusieurs étapes et des techniques FIB ou EBL coûteuses, qui limitent la taille du dispositif à l’ordre de centaines de microns.
Dans ce travail, les chercheurs ont proposé un schéma d’absorbeur parfait à large bande basé sur des films ENZ à motifs semi-sphériques. L’idée centrale de l’absorbeur parfait est d’utiliser les caractéristiques uniques du film ultrafin et des nanoparticules du film ENZ à coque semi-ellipsoïdale pour exciter les modes de résonance ENZ et LSPR spatialement séparés, obtenant ainsi une absorption parfaite à large bande.
La symétrie structurelle unique permet à l’absorbeur de présenter des caractéristiques indépendantes de la polarisation et à grand angle, tandis que l’accordabilité active des matériaux ENZ confère à l’absorbeur une accordabilité, selon les chercheurs.
De plus, l’absorbeur parfait est compatible avec la technologie d’auto-assemblage, permettant la fabrication à faible coût de dispositifs à l’échelle centimétrique ou même à l’échelle d’une plaquette.
En plus du matériau ITO, le schéma d’absorption parfait proposé dans cette étude est également applicable à d’autres matériaux ENZ ayant à la fois des propriétés ENZ et plasmons, tels que l’oxyde de cadmium (CdO), ZnO: Al (AZO), le nitrure de titane (TiN), etc. ., ce qui est propice à la réalisation d’une absorption parfaite à large bande dans plusieurs gammes de longueurs d’onde.
Hang Jiang et al, Absorbeur parfait à large bande réglable, indépendant de la polarisation, basé sur des films Epsilon-Near-Zero à motifs semi-sphériques, Sciences appliquées des surfaces (2022). DOI : 10.1016/j.apsusc.2022.153551