[发明专利]一种基于氧化铟锡的可调电磁诱导透明谐振器

说明书

本发明涉及电磁超材料技术领域，具体涉及一种基于氧化铟锡的可调电磁诱导透明谐振器，包括基底层、介质层、暗模谐振器和明模谐振器，介质层包括掺杂硅、二氧化铪和氧化铟锡层，掺杂硅、二氧化铪和氧化铟锡层由下至上依次堆叠于基底层和暗模谐振器之间，与其他结构实现及调节电磁诱导透明(EIT)而需要对每个结构单元单独设计参数的方法不同，可以在同一装置中实现动态调制，即通过外加电压控制氧化铟锡的介电常数从而控制整个结构的传输频谱，更易于实际应用。本发明有助于提高可调节电磁诱导透明效应的多样性和功能。

技术领域

本发明涉及电磁超材料技术领域，尤其涉及一种基于氧化铟锡的可调电磁诱导透明谐振器。

背景技术

电磁诱导透明(Electromagnetically induced transparency，简记为EIT)现象是指材料介质与电磁场相互作用过程中电磁场与原子能级系统之间的一种量子干涉效应，最早发现于量子系统。电磁诱导透明能使得材料对电磁波的透射系数发生改变，在慢光、光开关、滤波、传感器具有潜在的应用。在传统的原子系统中要实现电磁透明诱导现象需要极为苛刻的条件，如极端低温、强共振泵浦场等，限制了EIT现象的应用。由于超材料的独特性质、电磁波与超材料的相互作用，在可见光波段、太赫兹波段和微波波段均可用超材料实现EIT现象。利用超材料实现EIT现象使得实验条件变得相对简单，无需极端低温，可在常温中实现，现象稳定，提高了其应用性。一般情况下，超材料中的EIT效应可以通过明模和暗模谐振子之间的近场耦合来实现。

EIT现象的动态调节具有非常重要的意义，尤其是可实现慢光效应。实现EIT现象的调节有多种方式，如改变结构的几何参数从何改变其工作频率，改变入射光角度，添加可改变性质的物质等。

在添加物质这种方法中，氧化铟锡(indium tin oxide，简记为ITO)是一种理想的外加材料，被广泛应用于平板显示器的透明电极。氧化铟锡具有较大的折射率变化和调谐范围，具有ε近零(ENZ)频率区，其介电常数将符号从正变为负，近红外波段响应时间短。外部偏置电压下ITO介电常数调制的空间面积非常小，对于可调谐ITO超表面，需要在有源层中进行高约束场的共振激发。这对组成材料的性质和单元的几何形状提出了严格的要求，以实现所需的可调功能。氧化铟锡是一种具有介电常数电特性的透明导电氧化物，透明导电氧化物材料层可在与介电层的界面处快速形成载流子积累区或耗尽区，并且可通过施加外部偏置电压或改变耗尽区中载流子的浓度来调节积累区，这能改变透明导电氧化物的介电常数。在近红外条件下改变氧化铟锡偏置电压可改变其自由载流子浓度，从而改变其介电常数，在电光调制器和光伏中有良好的应用。并且对其介电常数的调节是连续可控的。电压调节氧化铟锡改变其介电常数相对于改变掺杂浓度的方法更具有实用价值。氧化铟锡介电常数与施加电压满足ε(ω)＝ε_∞-ω²_p/(ω²+iωГ)。

现有的实现电磁诱导透明结构如需调整透明窗口时，需被动改变器件尺寸，器件加工完毕后尺寸不能改变。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于氧化铟锡的可调电磁诱导透明谐振器，旨在解决现有技术中实现电磁诱导透明结构如需调整透明窗口时，需被动改变器件尺寸，重新加工器件的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于氧化铟锡的可调电磁诱导透明谐振器，包括基底层、介质层、暗模谐振器和明模谐振器，所述介质层和所述明模谐振器均设置于所述基底层的顶端，所述明模谐振器位于所述介质层的一侧，所述暗模谐振器设置于所述介质层的顶端；

所述介质层包括掺杂硅、二氧化铪和氧化铟锡层，所述掺杂硅、所述二氧化铪和所述氧化铟锡层由下至上依次堆叠于所述基底层和所述暗模谐振器之间，所述基底层采用石英衬底，所述暗模谐振器采用硅圆环。

其中，所述基底层的厚度为200nm，长为750nm，宽为750nm。