ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଯୋଗାଯୋଗ ବ୍ୟାଣ୍ଡ, ଅଲ୍ଟ୍ରା-ପତଳା ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ରେସୋନେଟର୍

ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଯୋଗାଯୋଗ ବ୍ୟାଣ୍ଡ, ଅଲ୍ଟ୍ରା-ପତଳା ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ରେସୋନେଟର୍
ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ରେସୋନେଟରମାନେ ସୀମିତ ସ୍ଥାନରେ ଆଲୋକ ତରଙ୍ଗର ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟକୁ ସ୍ଥାନୀୟକୃତ କରିପାରିବେ ଏବଂ ଆଲୋକ-ବସ୍ତୁ ପାରସ୍ପରିକ କ୍ରିୟାରେ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ପ୍ରୟୋଗ କରିପାରିବେ,ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଯୋଗାଯୋଗ, ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ସେନ୍ସିଂ, ଏବଂ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଇଣ୍ଟିଗ୍ରେସନ୍। ରେଜୋନେଟରର ଆକାର ମୁଖ୍ୟତଃ ସାମଗ୍ରୀର ଗୁଣ ଏବଂ କାର୍ଯ୍ୟକ୍ଷମ ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟ ଉପରେ ନିର୍ଭର କରେ, ଉଦାହରଣ ସ୍ୱରୂପ, ନିକଟ ଇନଫ୍ରାରେଡ୍ ବ୍ୟାଣ୍ଡରେ କାର୍ଯ୍ୟ କରୁଥିବା ସିଲିକନ୍ ରେଜୋନେଟରଗୁଡ଼ିକୁ ସାଧାରଣତଃ ଶହ ଶହ ନାନୋମିଟର ଏବଂ ତା'ଠାରୁ ଅଧିକ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଗଠନ ଆବଶ୍ୟକ ହୁଏ। ସାମ୍ପ୍ରତିକ ବର୍ଷଗୁଡ଼ିକରେ, ଅଲ୍ଟ୍ରା-ଥିନ୍ ପ୍ଲାନର୍ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ରେଜୋନେଟରଗୁଡ଼ିକ ଗଠନାତ୍ମକ ରଙ୍ଗ, ହୋଲୋଗ୍ରାଫିକ୍ ଇମେଜିଂ, ଆଲୋକ କ୍ଷେତ୍ର ନିୟନ୍ତ୍ରଣ ଏବଂ ଅପ୍ଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକରେ ସେମାନଙ୍କର ସମ୍ଭାବ୍ୟ ପ୍ରୟୋଗ ଯୋଗୁଁ ବହୁତ ଧ୍ୟାନ ଆକର୍ଷଣ କରିଛନ୍ତି। ପ୍ଲାନର୍ ରେଜୋନେଟରଗୁଡ଼ିକର ଘନତାକୁ କିପରି ହ୍ରାସ କରାଯିବ ତାହା ଗବେଷକମାନଙ୍କ ଦ୍ୱାରା ସମ୍ମୁଖୀନ ହେଉଥିବା କଷ୍ଟକର ସମସ୍ୟା ମଧ୍ୟରୁ ଗୋଟିଏ।
ପାରମ୍ପରିକ ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀ ସାମଗ୍ରୀଠାରୁ ଭିନ୍ନ, 3D ଟୋପୋଲୋଜିକାଲ୍ ଇନସୁଲେଟର (ଯେପରିକି ବିସମୁଥ୍ ଟେଲୁରାଇଡ୍, ଆଣ୍ଟିମନି ଟେଲୁରାଇଡ୍, ବିସମୁଥ୍ ସେଲେନାଇଡ୍, ଇତ୍ୟାଦି) ହେଉଛି ନୂତନ ସୂଚନା ସାମଗ୍ରୀ ଯାହା ଟୋପୋଲୋଜିକାଲ୍ ଭାବରେ ସୁରକ୍ଷିତ ଧାତୁ ପୃଷ୍ଠ ଅବସ୍ଥା ଏବଂ ଯନ୍ତ୍ର ଅବସ୍ଥା ସହିତ। ପୃଷ୍ଠ ଅବସ୍ଥା ସମୟ ବିପରୀତର ସମତୁଲ୍ୟତା ଦ୍ୱାରା ସୁରକ୍ଷିତ, ଏବଂ ଏହାର ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ଅଣ-ଚୂମ୍ବକୀୟ ଅଶୁଦ୍ଧତା ଦ୍ୱାରା ବିକ୍ଷିପ୍ତ ହୁଏ ନାହିଁ, ଯାହାର କମ୍-ଶକ୍ତି କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ କମ୍ପ୍ୟୁଟିଂ ଏବଂ ସ୍ପିଣ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକରେ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ପ୍ରୟୋଗ ସମ୍ଭାବନା ଅଛି। ସେହି ସମୟରେ, ଟୋପୋଲୋଜିକାଲ୍ ଇନସୁଲେଟର ସାମଗ୍ରୀ ମଧ୍ୟ ଉତ୍କୃଷ୍ଟ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଗୁଣଗୁଡ଼ିକ ଦେଖାଏ, ଯେପରିକି ଉଚ୍ଚ ପ୍ରତିସରଣ ସୂଚକାଙ୍କ, ବଡ଼ ନନରେଖୀୟ।ଅପ୍ଟିକାଲ୍‍ଗୁଣାଙ୍କ, ବିସ୍ତୃତ କାର୍ଯ୍ୟକ୍ଷମ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରମ୍ ପରିସର, ଟ୍ୟୁନାବିଲିଟି, ସହଜ ସମନ୍ୱୟ, ଇତ୍ୟାଦି, ଯାହା ଆଲୋକ ନିୟନ୍ତ୍ରଣର ସାକାର ପାଇଁ ଏକ ନୂତନ ପ୍ଲାଟଫର୍ମ ପ୍ରଦାନ କରେ ଏବଂଅପ୍ଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଡିଭାଇସ୍.
ଚୀନର ଏକ ଗବେଷଣା ଦଳ ବଡ଼ କ୍ଷେତ୍ର ବଢ଼ୁଥିବା ବିସମୁଥ ଟେଲୁରାଇଡ୍ ଟୋପୋଲୋଜିକାଲ୍ ଇନସୁଲେଟର ନାନୋଫିଲ୍ମ ବ୍ୟବହାର କରି ଅଲ୍ଟ୍ରା-ଥିନ୍ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ରେଜୋନେଟର ତିଆରି ପାଇଁ ଏକ ପଦ୍ଧତି ପ୍ରସ୍ତାବ ଦେଇଛନ୍ତି। ଅପ୍ଟିକାଲ୍ କେଭିଟି ନିକଟ ଇନଫ୍ରାରେଡ୍ ବ୍ୟାଣ୍ଡରେ ସ୍ପଷ୍ଟ ରେଜୋନେସନ୍ ଅବଶୋଷଣ ଗୁଣଗୁଡ଼ିକ ଦେଖାଏ। ବିସମୁଥ ଟେଲୁରାଇଡ୍‌ର ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଯୋଗାଯୋଗ ବ୍ୟାଣ୍ଡରେ 6 ରୁ ଅଧିକ ଏକ ଉଚ୍ଚ ରିଫ୍ରାକ୍ଟିଭ୍ ଇଣ୍ଡେକ୍ସ ଅଛି (ସିଲିକନ୍ ଏବଂ ଜର୍ମାନିୟମ୍ ଭଳି ପାରମ୍ପରିକ ଉଚ୍ଚ ରିଫ୍ରାକ୍ଟିଭ୍ ଇଣ୍ଡେକ୍ସ ସାମଗ୍ରୀର ରିଫ୍ରାକ୍ଟିଭ୍ ଇଣ୍ଡେକ୍ସ ଅପେକ୍ଷା ଅଧିକ), ଯାହା ଦ୍ଵାରା ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଗହ୍ବର ଘନତା ରେଜୋନେସନ୍ ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟର ଏକ-ବିଂଶତମ ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ପହଞ୍ଚିପାରିବ। ସେହି ସମୟରେ, ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ରେଜୋନେଟର ଏକ-ଡାଇମେନ୍ସନ୍ ଫଟୋନିକ୍ ସ୍ଫଟିକରେ ଜମା ହୋଇଥାଏ, ଏବଂ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଯୋଗାଯୋଗ ବ୍ୟାଣ୍ଡରେ ଏକ ନୂତନ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ଚୁମ୍ବକୀୟ ପ୍ରେରିତ ସ୍ୱଚ୍ଛତା ପ୍ରଭାବ ପରିଲକ୍ଷିତ ହୁଏ, ଯାହା ଟାମ୍ ପ୍ଲାଜମନ୍ ସହିତ ରେଜୋନେଟରର ସଂଯୋଗ ଏବଂ ଏହାର ବିନାଶକାରୀ ହସ୍ତକ୍ଷେପ ଯୋଗୁଁ ହୋଇଥାଏ। ଏହି ପ୍ରଭାବର ବର୍ଣ୍ଣାଳୀ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ରେଜୋନେଟରର ଘନତା ଉପରେ ନିର୍ଭର କରେ ଏବଂ ଆମ୍ବିଏଣ୍ଟ୍ ରିଫ୍ରାକ୍ଟିଭ୍ ଇଣ୍ଡେକ୍ସର ପରିବର୍ତ୍ତନ ପାଇଁ ଦୃଢ଼। ଏହି କାର୍ଯ୍ୟ ଅଲ୍ଟ୍ରାଥିନ୍ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ କେଭିଟି, ଟୋପୋଲୋଜିକାଲ୍ ଇନସୁଲେଟର ମ୍ୟାଟେରିଆଲ୍ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରମ୍ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ ଏବଂ ଅପ୍ଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଡିଭାଇସ୍ ପାଇଁ ଏକ ନୂତନ ପଥ ଖୋଲିଥାଏ।
ଚିତ୍ର 1a ଏବଂ 1b ରେ ଦେଖାଯାଇଥିବା ପରି, ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ରେଜୋନେଟର୍ ମୁଖ୍ୟତଃ ଏକ ବିସମୁଥ୍ ଟେଲୁରାଇଡ୍ ଟୋପୋଲୋଜିକାଲ୍ ଇନସୁଲେଟର ଏବଂ ସିଲଭର୍ ନାନୋଫିଲ୍ମରେ ଗଠିତ। ମ୍ୟାଗ୍ନେଟ୍ରନ୍ ସ୍ପଟରିଂ ଦ୍ୱାରା ପ୍ରସ୍ତୁତ ବିସମୁଥ୍ ଟେଲୁରାଇଡ୍ ନାନୋଫିଲ୍ମଗୁଡ଼ିକର କ୍ଷେତ୍ରଫଳ ଏବଂ ଭଲ ସମତଳତା ଥାଏ। ଯେତେବେଳେ ବିସମୁଥ୍ ଟେଲୁରାଇଡ୍ ଏବଂ ସିଲଭର୍ ଫିଲ୍ମଗୁଡ଼ିକର ଘନତା ଯଥାକ୍ରମେ 42 nm ଏବଂ 30 nm ହୋଇଥାଏ, ସେତେବେଳେ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଗହ୍ବର 1100~1800 nm ବ୍ୟାଣ୍ଡରେ ଦୃଢ଼ ରେଜୋନାନ୍ସ ଅବଶୋଷଣ ପ୍ରଦର୍ଶନ କରେ (ଚିତ୍ର 1c)। ଯେତେବେଳେ ଗବେଷକମାନେ Ta2O5 (182 nm) ଏବଂ SiO2 (260 nm) ସ୍ତର (ଚିତ୍ର 1e) ର ବିକଳ୍ପ ଷ୍ଟାକ୍ ଦ୍ୱାରା ନିର୍ମିତ ଏକ ଫଟୋନିକ୍ ସ୍ଫଟିକରେ ଏହି ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଗହ୍ବରକୁ ସଂଯୁକ୍ତ କଲେ, ସେତେବେଳେ ମୂଳ ରେଜୋନାଣ୍ଟ୍ ଅବଶୋଷଣ ଶିଖର (~1550 nm) ନିକଟରେ ଏକ ସ୍ୱତନ୍ତ୍ର ଅବଶୋଷଣ ଉପତ୍ୟକା (ଚିତ୍ର 1f) ଦେଖାଗଲା, ଯାହା ପରମାଣୁ ପ୍ରଣାଳୀ ଦ୍ୱାରା ଉତ୍ପାଦିତ ବିଦ୍ୟୁତ୍-ଚୁମ୍ବକୀୟ ଭାବରେ ପ୍ରେରିତ ସ୍ୱଚ୍ଛତା ପ୍ରଭାବ ସହିତ ସମାନ।

ବିସମୁଥ୍ ଟେଲୁରାଇଡ୍ ସାମଗ୍ରୀକୁ ଟ୍ରାନ୍ସମିସନ୍ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନ୍ ମାଇକ୍ରୋସ୍କୋପି ଏବଂ ଏଲିପ୍ସୋମେଟ୍ରି ଦ୍ୱାରା ବର୍ଣ୍ଣିତ କରାଯାଇଥିଲା। ଚିତ୍ର 2a-2c ଟ୍ରାନ୍ସମିସନ୍ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନ୍ ମାଇକ୍ରୋଗ୍ରାଫ୍ (ଉଚ୍ଚ-ରିଜୋଲ୍ୟୁସନ୍ ପ୍ରତିଛବି) ଏବଂ ବିସମୁଥ୍ ଟେଲୁରାଇଡ୍ ନାନୋଫିଲ୍ମଗୁଡ଼ିକର ଚୟନିତ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନ୍ ବିବର୍ତ୍ତନ ଢାଞ୍ଚା ଦର୍ଶାଉଛି। ଚିତ୍ରରୁ ଏହା ଦେଖାଯାଇପାରେ ଯେ ପ୍ରସ୍ତୁତ ବିସମୁଥ୍ ଟେଲୁରାଇଡ୍ ନାନୋଫିଲ୍ମଗୁଡ଼ିକ ପଲିକ୍ରିଷ୍ଟାଲାଇନ୍ ସାମଗ୍ରୀ, ଏବଂ ମୁଖ୍ୟ ବୃଦ୍ଧି ଦିଗ ହେଉଛି (015) ସ୍ଫଟିକ ସମତଳ। ଚିତ୍ର 2d-2f ଏଲିପ୍ସୋମିଟର୍ ଦ୍ୱାରା ମାପ କରାଯାଇଥିବା ବିସମୁଥ୍ ଟେଲୁରାଇଡ୍ ର ଜଟିଳ ପ୍ରତିସରଣ ସୂଚକାଙ୍କ ଏବଂ ଫିଟ୍ ହୋଇଥିବା ପୃଷ୍ଠ ଅବସ୍ଥା ଏବଂ ଅବସ୍ଥା ଜଟିଳ ପ୍ରତିସରଣ ସୂଚକାଙ୍କ ଦର୍ଶାଉଛି। ଫଳାଫଳଗୁଡ଼ିକ ଦର୍ଶାଉଛି ଯେ ପୃଷ୍ଠ ଅବସ୍ଥାର ବିଲୁପ୍ତ ଗୁଣାଙ୍କ 230~1930 nm ପରିସରର ପ୍ରତିସରଣ ସୂଚକାଙ୍କ ଅପେକ୍ଷା ଅଧିକ, ଧାତୁ ପରି ଗୁଣଗୁଡ଼ିକ ଦର୍ଶାଉଛି। ଯେତେବେଳେ ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟ ୧୩୮୫ nm ରୁ ଅଧିକ ହୁଏ, ଶରୀରର ପ୍ରତିସରଣ ସୂଚକାଙ୍କ ୬ ରୁ ଅଧିକ ହୁଏ, ଯାହା ଏହି ବ୍ୟାଣ୍ଡରେ ସିଲିକନ୍, ଜର୍ମାନିୟମ୍ ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ପାରମ୍ପରିକ ଉଚ୍ଚ-ପ୍ରତିସରଣ ସୂଚକାଙ୍କ ସାମଗ୍ରୀ ଅପେକ୍ଷା ବହୁତ ଅଧିକ, ଯାହା ଅଲ୍ଟ୍ରା-ଥିନ୍ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ରେଜୋନେଟର୍ ପ୍ରସ୍ତୁତି ପାଇଁ ଏକ ଭିତ୍ତିଭୂମି ସ୍ଥାପନ କରେ। ଗବେଷକମାନେ ସୂଚିତ କରିଛନ୍ତି ଯେ ଏହା ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଯୋଗାଯୋଗ ବ୍ୟାଣ୍ଡରେ କେବଳ ଦଶ ନାନୋମିଟର ଘନତା ସହିତ ଏକ ଟୋପୋଲୋଜିକାଲ୍ ଇନସୁଲେଟର ପ୍ଲାନର୍ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଗହ୍ବରର ପ୍ରଥମ ରିପୋର୍ଟ ପ୍ରାପ୍ତି। ପରବର୍ତ୍ତୀ ସମୟରେ, ବିସ୍ମୁଥ୍ ଟେଲୁରାଇଡ୍ ର ଘନତା ସହିତ ଅଲ୍ଟ୍ରା-ଥିନ୍ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଗହ୍ବରର ଅବଶୋଷଣ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରମ୍ ଏବଂ ରେଜୋନେନ୍ସ ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟ ମାପ କରାଯାଇଥିଲା। ଶେଷରେ, ବିସ୍ମୁଥ୍ ଟେଲୁରାଇଡ୍ ନାନୋକେଭିଟି/ଫୋଟୋନିକ୍ ସ୍ଫଟିକ ଗଠନରେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋମ୍ୟାଗ୍ନେଟିକାଲି ପ୍ରେରିତ ସ୍ୱଚ୍ଛତା ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରା ଉପରେ ରୂପା ଫିଲ୍ମ ଘନତାର ପ୍ରଭାବ ଅନୁସନ୍ଧାନ କରାଯାଇଛି।

ବିସମୁଥ ଟେଲୁରାଇଡ୍ ଟୋପୋଲୋଜିକାଲ୍ ଇନସୁଲେଟରର ବଡ଼ କ୍ଷେତ୍ର ଫ୍ଲାଟ ପତଳା ଫିଲ୍ମ ପ୍ରସ୍ତୁତ କରି ଏବଂ ନିକଟ ଇନଫ୍ରାରେଡ୍ ବ୍ୟାଣ୍ଡରେ ବିସମୁଥ ଟେଲୁରାଇଡ୍ ସାମଗ୍ରୀର ଅଲ୍ଟ୍ରା-ହାଇ ରିଫ୍ରାକ୍ଟିଭ୍ ଇଣ୍ଡେକ୍ସର ଲାଭ ଉଠାଇ, କେବଳ ଦଶ ନାନୋମିଟର ଘନତା ସହିତ ଏକ ପ୍ଲାନାର ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଗହ୍ବର ପ୍ରାପ୍ତ ହୁଏ। ଅଲ୍ଟ୍ରା-ପତଳା ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଗହ୍ବର ନିକଟ ଇନଫ୍ରାରେଡ୍ ବ୍ୟାଣ୍ଡରେ ଦକ୍ଷ ରେଜୋନାଣ୍ଟ୍ ଆଲୋକ ଶୋଷଣ ଅନୁଭବ କରିପାରିବ, ଏବଂ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଯୋଗାଯୋଗ ବ୍ୟାଣ୍ଡରେ ଅପ୍ଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକର ବିକାଶରେ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ପ୍ରୟୋଗ ମୂଲ୍ୟ ଅଛି। ବିସମୁଥ ଟେଲୁରାଇଡ୍ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଗହ୍ବରର ଘନତା ପ୍ରତିଜୋନାଣ୍ଟ୍ ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟ ସହିତ ରେଖୀୟ, ଏବଂ ସମାନ ସିଲିକନ୍ ଏବଂ ଜର୍ମାନିୟମ୍ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଗହ୍ବର ଅପେକ୍ଷା ଛୋଟ। ସେହି ସମୟରେ, ବିସମୁଥ ଟେଲୁରାଇଡ୍ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଗହ୍ବରକୁ ପରମାଣୁ ପ୍ରଣାଳୀର ବିଦ୍ୟୁତ୍-ଚୁମ୍ବକୀୟ ଭାବରେ ପ୍ରେରିତ ସ୍ୱଚ୍ଛତା ସହିତ ସମାନ ଅସାମାନ୍ୟ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ପ୍ରଭାବ ହାସଲ କରିବା ପାଇଁ ଫଟୋନିକ୍ ସ୍ଫଟିକ ସହିତ ସଂଯୁକ୍ତ କରାଯାଇଛି, ଯାହା ମାଇକ୍ରୋଷ୍ଟ୍ରକ୍ଚରର ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରମ୍ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ ପାଇଁ ଏକ ନୂତନ ପଦ୍ଧତି ପ୍ରଦାନ କରେ। ଏହି ଅଧ୍ୟୟନ ଆଲୋକ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ ଏବଂ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ କାର୍ଯ୍ୟକ୍ଷମ ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକରେ ଟୋପୋଲୋଜିକାଲ୍ ଇନସୁଲେଟର ସାମଗ୍ରୀର ଗବେଷଣାକୁ ପ୍ରୋତ୍ସାହିତ କରିବାରେ ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ଭୂମିକା ଗ୍ରହଣ କରେ।