フェムト秒マルチパルスレーザー照射によるSb2S3のサイクル耐久性向上を伴う中間相変化状態

要旨Sb2S3は、その低損失と高い屈折率コントラストにより、可視および近赤外波帯の優れた相変化材料となる大きな可能性を持ち、技術開発に対する大きな関心が寄せられています。本研究では、結晶化に連続波レーザー、アモルファス化にフェムト秒レーザーを用いて、中間相変化状態とそのサイクル耐久性を調査します。フィルム内の伝播に沿った不均一な強度分布による層状部分アモルファス化を考慮し、中間状態を記述するための二重層モデルを提案します。このモデルは、効果的媒質近似における混合モデルよりも実験データに良く適合します。相変化度は、アモルファス化深さとフィルム全体の厚さの比として定義され、アモルファス化のためのフェムト秒レーザー照射におけるパルスエネルギーとパルス数の組み合わせにより制御可能です。サイクル耐久性は、パルスエネルギーを減少させ、パルス数を増加させることで向上します。実験的に達成された最大サイクル耐久性は、90%、60%、20%の相変化度に対し、それぞれ30、1000、7000サイクルです。改善されたサイクル耐久性を伴う中間状態の実装は、Sb2S3ベースの再構成可能フォトニックデバイスの開発を促進する可能性があります。