关键研究发现

普渡大学（Purdue University）的研究人员发现，通过调整导电氮化物和氧化物（特别是等离子氮化钛（TiN）和掺铝氧化锌（AZO））的薄膜厚度，他们可以控制材料的光学特性，尤其是其ε近零（ENZ）行为。普渡大学开发的TiN和AZO材料的光学损耗也最低。这为电信领域提供了新的应用，并进一步研究了许多光学非线性。

普渡大学电气和计算机工程教授弗拉基米尔·沙拉耶夫（Vladimir M.Shalaev）和亚历山德拉·博拉塞娃（Alexandra Boltasseva）及其由博士后研究员索汉·萨哈（Soham Saha）领导的研究团队研究了这种控制ENZ点的方法，ENZ点是一种材料既不是电介质也不是金属的波长。当光穿过ENZ材料时，其群速度减慢到接近零，并且能够与材料进行较长时间的相互作用。这导致了许多有趣的非线性。然而，对于大多数传统材料，ENZ点是固定的，很难移动。

研究人员所证明的是，光学特性的厚度关联是最容易操作的事情之一，使他们能够使用相同的生长环境生长具有不同ENZ特性的薄膜。通过调整材料薄膜的厚度并控制ENZ区附近的光吸收，研究人员可以在许多不同波长范围内研究绝对ENZ物理。实现了广泛的非线性光学现象，包括全光开关、时间折射和高次谐波产生。

普渡大学教授的专业知识

Shalaev是Bob和Anne Burnett杰出的电气和计算机工程教授，自1990年以来一直是变换光学、超材料、纳米光子学和等离子体学领域的先驱。他是普渡大学伯克纳米技术中心纳米光子学的科学主任。

博拉塞娃是普渡大学的罗恩·多蒂·加文·托杰斯（Ron and Dotty Garvin Tonjes）电气与计算机工程教授。她开创了替代等离子材料领域以及导电氧化物、氮化物和MXenes在光子学中的应用。

期刊文章出版

这项研究发表在《先进材料》杂志上。摘要是在线可用 .

基金

普渡大学的研究人员得到了以下资金来源的支持：

美国能源部，基础能源科学，材料科学与工程部。批准号DE-SC0017717

海军研究办公室。批准号N00014-1-2199

空军科学研究办公室。批准号FA9550-20-1-0124

美国能源部，基础能源科学。批准号DE-AC02-06CH11357

方法小结

研究人员通过反应磁控溅射在硅上制备了低损耗的氮化钛多晶薄膜。采用脉冲激光沉积法在as-grown TiN上生长AZO。他们通过椭圆偏振光谱法、原子力显微镜和透射电子显微镜研究了厚度依赖性光学特性的原因，将光学特性与其结构特性联系起来。作为动态可调谐器件概念的证明，研究人员演示了使用带间泵浦对谐振器进行全光开关，显示了皮秒弛豫时间。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。