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2020-05-28 作者:金凤 来源:科技日报网

我学者制成金属钠薄膜,将助推等离激元器件研发

表面等离激元,在微纳光子器件和光子集成、超分辨成像等领域具有广阔的应用前景。金属钠膜的制备是钠基等离激元器件首先需要解决的问题。28日,记者从南京大学获悉,该校与北京大学、佐治亚理工学院等研究组合作,利用金属钠所具有的低熔点特点,发展了独特的液态金属旋涂工艺,制成了金属钠薄膜,首次揭示了金属钠膜的优异光波段等离激元特性。在此基础上,他们研制出的钠基通讯波段激光器,创造了同类等离激元纳米激光器室温激射的阈值新低。这一成果近日发表于《自然》杂志。

文章的通讯作者之一、南京大学教授朱嘉介绍,一直以来,由于等离激元激发有电子振荡参与,由焦耳热引起的损耗,成了等离激元器件走向应用的瓶颈。对于微纳光子器件及集成芯片来说,寻找光频段低损耗的金属材料,成了该领域研究人员多年来努力的目标。

此前,人们一直寄希望于金、银等贵金属。但对于大多数器件来说,贵金属损耗依然较高,再加上贵金属成本与制备工艺等因素,贵金属等离激元器件走向应用依然有很大挑战。

相对而言,以钠为代表的碱金属传输特性,被认为有可能具有更低的光学损耗。然而,由于金属钠活泼的化学性质和严苛的制备条件,基于金属钠的等离激元器件的实验探索鲜有报道。

南京大学朱嘉、周林、祝世宁研究团队与北京大学马仁敏、佐治亚理工学院蔡文杉等研究组合作,在钠金属薄膜和等离激元光子器件研究方面取得了重要突破。

他们利用液态金属旋涂工艺,结合可控冷却技术,成功获得了高质量的金属钠膜及等离激元结构。在此基础上,他们进一步开发了钠基等离激元功能器件。

值得一提的是,得益于有效的封装保护,该激光器件在正常环境下6个月后仍保持了良好的工作性能。同时,研究团队在高温和高湿环境下进行了钠基器件的加速老化实验,证明了制备的钠基等离激元器件具有非常好的耐受能力。