纳米空隙作为硅中可重写动量工程光子学的光学天线

光学天线广泛应用于将电磁场局域在远低于衍射极限的尺度,从而在纳米光子学中增强光与物质相互作用。然而,当光学局域接近固体中电子德布罗意波长——此时光子动量分布展宽到足以松弛光学选择定则——这一领域仍鲜有探索。本研究表明,嵌入晶体硅中的纳米级空洞可充当此类光学天线,在无需引入任何外来材料的情况下,戏剧性地改变间接带隙半导体的光学响应。通过电诱导熔融淬火工艺,研究人员在体硅中生成纳米级空洞,这一结果通过高分辨率电子显微镜、衍射分析、傅里叶滤波晶格重建、元素映射得以确认,并辅以光学与振动光谱学的支持。含空洞的硅表现出强烈且宽谱的光致发光与电致发光,其光谱与相同尺寸金属或半导体纳米限域结构产生的结果无法区分,从而证实介电不连续性——而非限域材料成分——主导了所观察到的动量辅助光学跃迁。该发光可通过交替进行电调节与光诱导再结晶而反复写入、擦除与重写。这些发现将纳米级空洞确立为一种此前未曾探索的极端光学限域平台,并展示了光功能可被直接嵌入并重构于体硅内部。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-06-28 18:26

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