東京農工大學的研究小組透過以高強度飛秒雷射脈衝照射廣泛用於電子設備的半導體材料矽的表面,研究了電子的集體振盪現象-表面等離子體激元極化蛋白。世界上首次觀察到這種現象。

 表面等離子體振子孔蛋白(Surface plasmon poratrin,以下稱為SPP)是一種眾所周知的現象,當金屬受到光照射時,自由電子集體振盪,從而發生這種現象。由於它們可以在周圍產生強電場,因此它們被用於多種應用,例如高靈敏度光電探測器和高效能太陽能電池。

 另一方面,人們認為 SPP 不可能發生在沒有自由電子的絕緣體和半導體中。 在1980年代,有人提出「在某些條件下,固體表面在受到高強度雷射照射時可以金屬化並產生SPP」的理論,但尚未得到證實。

 這次,研究小組進行了一項實驗,用飛秒雷射脈衝(僅存在於1飛秒到小於1皮秒之間的雷射)照射矽衍射光柵,在矽與大氣的界面處產生SPP。我第一次捕捉到它。利用此現象,只需用雷射照射即可在各種固體表面上產生SPP,並利用電子周圍產生的強電場直接刮掉固體表面。使用雷射的傳統加工技術的最小尺寸為微米,但這一結果有望導致前所未有的雷射「奈米」加工技術的實現。

論文信息:[物理評論 B] 以強飛秒雷射脈衝在矽上激發表面等離子體激元

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