利用相变材料人工设计超表面结构实现近红外波段可调完美吸收器

中国科学院物理研究所微加工实验室顾长志研究员等人利用相变材料Ge2Sb2Te5（GST）与人工设计超表面结构结合成功实现了近红外波段的可调的完美吸收器。将传统金属-介质-金属构型完美吸收超表面中的介质层用介电常数可调的相变材料GST取代，并通过加热的方法使GST发生由非晶态向晶态的转变，从而实现介电常数的明显变化。这一变化在光谱上主要表现为吸收峰的显著红移（约100nm），从而实现了在近红外波段的光调制及光开关功能，其消光比高达 -8.5dB。 另外该器件将最佳响应波长设定在1.55μm，在光通讯方面具有重要应用意义。进一步的研究中在GST层的上表面引入了6nm 厚的ITO薄层，实验发现，ITO不仅可以防止GST在相变过程中发生氧化，还可以在不缩减结构尺寸的前提下实现响应峰的蓝移，这对于降低制备高频超表面器件难度具有重要意义。针对此现象提出了等效电路模型理论进行了半定量分析。该研究结果发表在Applied Physics Letters, 2018, 113 (23): 231103上。

图 (a)-(d) 器件结构示意图及SEM图，图(e) 为模拟仿真及实验测试结果图。