The Study of Optical Properties for Ordered and Disordered Silicon Nanowire Structures
本文通过FDTD技术研究有序与无序硅纳米线结构的光学性能，发现无序和超均匀结构可显著提高吸收率，为高效太阳能电池和光电探测器设计提供依据。
2023-09-16 physics.optics
Amorphous Silicon Solar cells with a Core-Shell Nanograting Structure
本文系统地研究了基于核-壳纳米光栅结构的非晶硅太阳能电池的光学行为。水平传播的布洛赫波和表面等离子体激元（SPP）波导致显着的吸收增强，从而短路电流的增强，这种结构相比，传统的平面。垂直载流子收集使得该结构光学上厚而电子上薄。通过全场数值模拟实现了优化设计，并给出了物理解释。数值计算结果表明，这种结构具有超宽带、全向和偏振不敏感的响应特性，在光子晶体学中具有很大的应用潜力。
2011-10-25 physics.optics
Resonant structures based on amorphous silicon sub-oxide doped with Er3+ with silicon nanoclusters for an efficient emission at 1550 nm
我们提出了一种共振的方法来提高1550 nm的发射效率的非晶硅低氧化物掺杂Er 3+（a-SiOx）层与硅纳米团簇（Si-NC）。<Er>两种不同的技术相结合，以提供一种结构，允许增加约12倍的1550 nm的发射。首先，通过常规的湿氧化获得SiO2层，并通过反应性RF共溅射沉积a-SiOx基质。<Er>其次，由于在相同的a-SiOx基质上通过在1150 ℃下的硬退火形成Si-NC，产生了Er 3+的额外泵浦沟道（4I15/2至4I9/2）。<Er>SiO2和a-SiOx厚度被设计为支持在泵浦波长（~500 nm）附近、在Si-NC发射（~800 nm）附近和在a-SiOx发射（~1550 nm）附近的谐振，从而增强光学泵浦过程。<Er><Er>
2009-06-17 physics.optics
Optimization of optical absorption in thin layers of amorphous silicon enhanced by silver nanospheres
我们研究了一种高度可控的理想等离子体吸收体--一种在一定频率范围内具有平衡电磁响应的薄超材料层。我们表明，这种制度是兼容的金属背衬的变体的结构或它的半透明的变体。这种制度可以实现在一个前瞻性的薄膜光伏电池的寄生损耗可以忽略不计。
2015-06-10 physics.optics
Six-wave mixing induced by free-carrier plasma in silicon nanowire waveguides
介观硅结构中的非线性波混频是一种具有广泛影响和应用的基本非线性过程。特别是硅纳米线波导，具有很大的三阶克尔非线性，使突出和丰富的四波混频动力学和功能。除了克尔效应之外，在硅波导中，双光子吸收产生高的自由载流子密度，并以自由载流子色散和自由载流子吸收的形式产生相应的五阶非线性。然而，这些五阶自由载流子非线性效应是否会导致六波混频动力学仍然是一个悬而未决的问题，直到现在。在这里，我们报告的演示自由载流子诱导的六波混频在硅纳米线。独特的功能，包括六波混频效率和它的较高的灵敏度的逆失谐依赖性，最初观察和验证的分析预测和数值模拟。此外，观察到不同的激光失谐的非对称边带产生，导致自由载流子六波混频和克尔四波混频动力学之间的相敏相互作用。这些发现为研究纳米尺度平台上的非线性多波相互作用提供了新的途径。
2016-09-22 physics.optics
Position-sensitive spectral splitting with a plasmonic nanowire on silicon chip
片上纳米光子学是新一代信息技术的基础，但它受到光的衍射极限的挑战。由于能够将光限制在（深）亚波长体积中，等离子体激元使得可以显著地将光学器件集成到硅芯片中。在这里，我们表明，通过级联纳米光栅与不同的周期性银纳米线顶部硅，不同的颜色可以在空间上分离，并按时间顺序释放在不同的光栅结。所释放的光的频率取决于光栅的排列和双周期性。因此，纳米线充当光谱分离器，用于以十飞秒级间隔在不同纳米尺度位置处对光子进行分类/解复用。这种纳米线可以进一步构造成紧凑的2D网络或电路。我们相信，这项研究提供了一个新的和有前途的方法，实现时空敏感的光谱分裂和纳米尺度上的光信号处理，并为一般集成的纳米光子学与微电子学。
2013-11-05 physics.optics
Generation of correlated photons in hydrogenated amorphous-silicon waveguides
本文报道了氢化非晶硅波导中的关联光子发射现象.我们比较这光子产生晶体硅波导具有相同的几何-尝试。特别是，我们表明，非晶硅具有较高的非线性和晶体硅的竞争，尽管更高的损失。
2011-02-04 physics.optics quant-ph
Visible luminescence from hydrogenated amorphous silicon modified by femtosecond laser radiation
利用飞秒激光辐照氢化非晶硅（a-Si：H）薄膜，在空气中制备了SiO2/SiO2/SiO2纳米晶复合材料，并观察到了可见光发射。光致发光起源于硅微晶与SiO2基体界面处的缺陷态。该方法可用于制备发光层以提高a-Si：H太阳电池的能量转换。
2012-06-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Thermal emission of hydrogenated amorphous silicon microspheres in the mid-infrared
本研究探究氢化非晶硅微球的中红外热发射特性，明确其声子峰来源与耦合机制，分析不同激发强度下的结构变化规律，为相关微纳光子器件研发提供实验依据。
2025-03-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Monolithic InGaAs nanowire array lasers on silicon-on-insulator operating at room temperature
芯片级集成光源是广泛的光子学应用中的关键组件。III-V族半导体纳米线发射器由于其优异的材料特性、极其紧凑的尺寸以及直接在晶格失配的硅衬底上生长的能力而作为一种迷人的方法而受到关注。尽管纳米线发射器已经取得了显著的进展，但由于纳米线发射器与光子集成电路（PIC）集成的困难，其实际应用仍处于早期阶段。在这里，我们展示了第一次光泵III-V纳米线阵列激光器单片集成在绝缘体上硅（SOI）平台。纯单晶InGaAs/InGaP核/壳纳米线在SOI衬底上的选择性区域生长使纳米线阵列能够形成具有优异光学和结构特性的光子晶体纳米束腔，从而使激光器在室温下工作。我们还表明，纳米线阵列激光器有效地耦合SOI波导采用纳米外延预图案化的SOI平台上。这些结果为超紧凑和节能的光链路提供了一个新平台，并明确指出了实用和功能性纳米线激光器的方向。
2017-01-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Efficient thermo-optic micro-ring phase shifter made of PECVD silicon-rich amorphous silicon carbide
研究了等离子体增强化学气相沉积法制备的富硅非晶碳化硅（a-SiC）薄膜的热光系数（TOC）。我们发现，TOC的薄膜增加，其硅含量的增加。测量到TOC的三倍以上的改善，达到与$1.88 \times 10^{-4} K^{-1}$一样高的TOC，这与晶体硅的TOC相当。通过将富硅a-SiC微环结构与NiCr加热器相结合，也证明了一种有效的热光移相器。在1550 nm波长处测得其调谐效率$P_π$低至4.4 mW。这些发现使得富硅a-SiC成为光子集成电路中热光应用的良好材料候选者。
2022-09-26 physics.app-ph physics.optics
Graded index and randomly oriented core-shell silicon nanowires with broadband and wide angle antireflection for photovoltaic cell applications
具有宽频带和宽角度特性的减反射膜对于光伏电池和显示器的广泛应用是重要的。SiOx壳层提供从空气到Si芯吸收层的天然热交换。在这项工作中，我们已经证明了随机核-壳硅纳米线具有宽带（从400 nm到900 nm）和宽角（从垂直入射到60 \degree）在AM 1.5太阳光谱范围内的双折射特性。来自随机取向的核-壳（Air/SiOx/Si）纳米线的渐变折射率结构可以提供实现宽带和宽角度折射率层的潜在途径。
2011-08-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Excitation of nanowire surface plasmons by silicon vacancy centers in nanodiamonds
金刚石中的硅空位（SiV）中心由于其窄的发射线而成为量子发射体的一个非常有前途的候选者。虽然许多不同的量子发射体已经被用于激发各种传播的等离子体模式，但SiV中心的相应开发仍然是迄今为止未知的领域。在这里，我们报告的银纳米线支持的表面等离子体激元模式的激发使用SiV中心的纳米金刚石。SiV中心荧光与表面等离子体激元的耦合被观察到，当位于纳米线附近的纳米金刚石被泵浦照射时，作为来自纳米线远端的辐射发射。耦合的影响也被视为SiV中心寿命的变化。最后，我们讨论了加强SiV中心耦合到表面等离子体模式的可能途径。
2017-06-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Growth and optical properties of axial hybrid III-V/Si nanowires
具有集成发光段的混合硅纳米线可以显著地推进纳米电子学和纳米光子学。它们将在纳米级器件中结合传输和光学特性，该器件可以在基本的单电子和单光子状态下工作。III-V族材料，例如直接带隙砷化镓，是这种光学段的优秀候选材料。然而，在晶体生长过程中，由于晶格失配、不同的膨胀系数和反相边界的形成，将它们与硅连接是一个重大挑战。在这里，我们展示了一个集成砷化镓段的硅纳米线。我们精确地控制催化剂成分和表面化学，以获得无位错的界面。高光学质量的砷化镓与硅的集成通过短的磷化镓缓冲层实现。我们预计，这种混合硅/III-V纳米线为量子信息器件开辟了实用路线，其中例如电子和光子量子比特在III-V段中被操纵并存储在硅部分中。
2012-10-31 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Picosecond all-optical switching in hydrogenated amorphous silicon microring resonators
利用交叉相位调制技术观察了氢化非晶硅（a-Si：H）微腔的全光开关。使用2.7 ps的脉冲从一个锁模光纤激光器在电信C波段，我们观察到光开关的连续波电信波段探头的全宽在半最大开关时间为14.8 ps，使用约720 fJ的能量沉积在microbes。与未掺杂的晶体硅微环中的电信波段光开关相比，a-Si：H由于自由载流子过程的影响降低而表现出显著更高的开关速度。
2014-02-14 physics.optics quant-ph
Enhanced nonlinear optical figure-of-merit at 1550nm for silicon nanowires integrated with graphene oxide layered films
分层2D GO膜与绝缘体上硅（SOI）纳米线波导集成，以实验证明通过自相位调制（SPM）观察到的增强的克尔非线性。使用大面积、无转移、逐层涂覆方法将GO膜与SOI纳米线集成，该方法产生膜厚度的精确控制。通过在SOI纳米线的二氧化硅包覆层中打开窗口来控制膜的位置和涂层长度。由于SOI纳米线和高非线性GO膜之间的强模式重叠，混合波导的克尔非线性显著增强。使用皮秒光脉冲的详细SPM测量显示涂覆有1至3层GO的2.2mm长的膜和具有5至20层GO的0.4mm长的膜的SOI纳米线的显著光谱增宽增强。通过将实验结果与理论进行拟合，得到了GO的n2随层数和脉冲能量的变化关系，显示了从二维单层到准体相行为的有趣的物理见解和趋势。最后，我们表明，通过用GO膜涂覆SOI纳米线，SOI纳米线的有效非线性参数增加了16倍，有效非线性品质因数（FOM）增加了约20倍，大于5。这些结果揭示了使用层状GO膜来改善硅光子器件的克尔非线性光学性能的强大潜力。
2020-04-17 physics.app-ph physics.optics
