이중 엡실론 근영(ε-near-zero) 모드를 이용한 광대역 공간 광 변조

엡실론 근영(ENZ) 모드는 극소형 모드 볼륨 덕분에 능동적인 광전자 장치에서 극도로 강한 빛-물질 상호작용(LMI)을 유도하므로 광범위한 관심을 받았습니다. ENZ 모드는 고전적인 금속-절연체-반도체(MIS) 구성으로 전기적으로 켜고 끌 수 있으며, 따라서 전기 흡수(E-A) 변조에 접근할 수 있게 합니다. 도핑된 반도체에서 전하 캐리어의 양자 구속에 의존하여, MIS 접합으로 높은 변조 효율을 달성하는 데 근본적인 한계는 나노미터 두께의 ENZ 구속층만이 E-A의 강도에 기여할 수 있다는 것입니다. 또한 ENZ 기반 공간 광 변조에서는 공명 결합의 요구가 불가피하게 작은 절대 변조 깊이와 플라즈모닉 또는 고-Q 공진 시스템의 특성에 의해 제한된 스펙트럼 대역폭으로 이어집니다. 본 논문에서는 TCOs/절연체/실리콘 나노트렌치 구성으로 공간 광 변조를 위한 이중 ENZ 모드 방식이 처음으로 제안되고 입증되었습니다. 이러한 SIS 접합은 절연체 층의 양쪽 면에 인접한 반대 극성을 가진 유도된 전하 캐리어에서 발생하는 두 개의 뚜렷한 ENZ 층을 구축할 수 있습니다. 비공명 및 저손실의 깊은 나노트렌치 구조는 자유 공간 빛이 이중 ENZ 모드의 상호작용을 통해 효율적으로 변조되도록 합니다. 우리의 이론적 및 실험적 연구는 SIS 구성의 이중 ENZ 모드 방식이 큰 변조 깊이, 확장된 스펙트럼 대역폭 및 고속 전환을 극대화함으로써 근적외선에서 중적외선 영역의 전기적으로 구동되는 공간 광 변조를 달성할 수 있는 큰 가능성을 지니고 있음을 보여줍니다.