가역 단일 펄스 레이저 유도 Sb2S3 박막의 위상 변화: 다물리학 모델링 및 실험적 시연

초록 위상 변화 물질(PCMs)은 비정질 상태에서 결정질 상태로의 가역적 전이로 인해 발생하는 큰 광학 변조를 통해 나노 포토닉 장치를 능동적으로 조정하는 수단으로 막대한 관심을 받고 있다. 최근 Sb2S3와 같은 물질이 낮은 손실 PCMs로서 특히 유망한 것으로 부상하였으며, 이는 큰 굴절률 변조와 가시광선 및 근적외선에서의 투명성을 모두 가지고 있다. 이 물질의 국소적이고 가역적인 위상 전이를 제어하는 것은 미래 응용을 위해 매우 중요하며, 이를 위한 매력적인 방법은 펄스 레이저를 이용하는 것이다. 그러나 Sb2S3의 광학 스위칭에 관련된 물리학과 한계는 아직 잘 이해되지 않고 있다. 여기서 가역적 레이저 유도 Sb2S3의 위상 전이가 조사되며, 특히 광학적으로 유도된 비정질화의 원인 메커니즘에 초점을 맞추며, PCMs와 그 환경의 광학적 및 열적 특성을 포함한 다물리학적 고려사항을 포함한다. PCMs의 위상을 가역적으로 변화시키기 위한 레이저 에너지 임계값은 완전히 비정질 상태와 결정질 상태 사이뿐만 아니라 부분 재결정화된 상태 사이에서 이론적 분석과 실험적 조사를 통해 결정된다. 그런 다음, 광학 스위칭을 위한 전력 임계값에 대한 물질의 다결정성과 이방성의 비매우 사소한 영향을 밝힌다. 마지막으로, 두꺼운 Sb2S3 층의 레이저 비정질화와 관련된 도전 과제와 이를 극복하기 위한 전략도 다룬다. 이러한 결과는 Sb2S3 층에서 광학적으로 유도된 가역적 위상 변화의 뒤에 있는 물리학을 정성적이고 정량적으로 이해할 수 있게 한다.