極速奈米天線開關
- 上線日期：2010/6/15 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米工程專輯
西班牙、法國與英國的科學家最近利用電漿子奈米天線(plasmonic nanoantenna)為基礎的結構，設計出新型的超快光電開關。該元件結構的兩側為兩根非常靠近的金屬奈米棒，中央的微小間隙以非晶矽填滿，照光後，此開關會由電容器轉變為導體，而開關切換只需數個皮焦耳(picojoules)的能量，未來可望應用在積體光電電路與量子資訊元件中。
傳統天線用來傳送長波長的無線電波與電視訊號，此概念也適用於可見光波段，不過得將天線縮小至奈米等級。由於電荷是沿著天線方向振盪，因此天線大小必須與共振的電磁波波長相匹配，才能發送或接收訊號。
光學天線可以用來控制奈米級的光線，未來可望成為發展奈米光子學應用的主要利器。該元件擁有電漿子模態(plasmonic modes)，可調整到與附近分子的電子躍遷(electronic transition)共振，因此能夠加強分子所發出的光與天線間的耦合。
英國南安普敦(Southampton)大學的Otto Muskens與西班牙Donostia International Physics Center及法國圖盧茲大學(University of Toulouse)的研究伙伴，設計出一種由偶極天線(dipole antenna)組成的電漿子元件，該偶極天線有兩支導電臂，兩臂之間填入的光導(photoconductive)材料為矽之類的半導體。
照光後，奈米天線會由電容轉變為導體。當電壓低於切換閥值時，兩臂為獨立的半波長共振腔；當電壓高於閥值，兩臂互相耦合，整體形成新的半波長共振腔，此時出現的新基模(fundamental mode)對應到波長更長的光學波段。在天線的兩臂間隙中加入光導通的奈米材料，是讓整個光切換架構成功的關鍵。
研究人員表示，此元件能應用於積體光電電路的切換，利用奈米天線來銜接電訊號及光資訊管道。該團隊正計畫製作一個真實的奈米天線開關。Muskens表示，他們也將探索採用由大作小(top-down)的微影技術或由小作大(bottom-up)的混合合成方法，來製作電漿子元件。詳見Nano Lett. 10, p.1741(2010)。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/42559
譯者:謝德霖(逢甲大學光電學系)
責任編輯:蔡雅芝
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