Низкоразмерные диэлектрические резонаторы, активно исследуемые в последнее время, открывают новые возможности для манипулирования светом на наноуровне, управления потоками информации, создания однофотонных источников излучения для квантовых компьютеров нового поколения и др. [1]. Особый интерес здесь вызывают структуры, фор-мируемые на базе кремниевых материалов с наноостровками Ge(Si), излучающими в диапа-зоне длин волн 1.2 – 1.6 мкм, встраиваемые в схемы современной интегральной фотоники.
В данной работе будут представлены результаты исследований низкоразмерных дисковых резонаторов и их массивов, в частности цепочек и квадратных решеток дисковых резонаторов, сформированных на структурах с наноостровками Ge(Si) [2,3]. Рассмотрены структуры с произвольным и упорядоченным расположением нанооостровков в плоскости роста. Последнее позволяет прецизионным образом встраивать наноостровки в дисковый резонатор, обеспечивая тем самым их эффективное взаимодействие с выделенными модами резонатора. Будут продемонстрированы проявления широкого спектра мод дисковых резонаторов, в частности – Ми мод, мод шепчущей галереи и так называемых квази-связанных состояний в континууме (q-BIC), являющихся следствием деструктивной интерференции мод. Обсуждаемые моды характеризуются различными значениями добротности, поляризацией и диаграммой направленности излучения, анализируемыми в спектрах фотолюминесценции. Будет показано, что формирование даже одиночных дисковых резонаторов мик-ронного и субмикронного размера позволяет усилить люминесцентный отклик наноостров-ков Ge(Si) на выделенных модах более чем на порядок величины, стабилизируя температурное гашение сигнала. Встраивание дисковых резонаторов в линейные цепочки и квадратные решетки приводит к проявлениям в таких структурах коллективных мод и зонной структуры одно- и двумерных фотонных кристаллов, детерминирующих их люминесцентный отклик. Кроме изменения спектрального отклика и интенсивности сигнала фотолюми-несценции, проявление коллективных явлений в таких структурах может приводить, в том числе, и к изменению диаграммы направленности излучения, что может быть интересно для практических применений.
Работа поддержана РНФ (проект #21-72-20184).
Литература
1. K. Koshelev, Y. Kivshar. Dielectric Resonant Metaphotonics // ACS Photonics, 8, 2021 pp. 102-112
2. Ж.В. Смагина, М.В. Степихова, В.А. Зиновьев и др. Люминесцентные свойства упорядоченных массивов кремниевых дисковых резонаторов со встроенными в них Ge(Si) квантовыми точками // Физика и техника полупроводников, 57, 2023, стр. 414-420
3. V.A. Zinovyev, Zh.V. Smagina, A.F. Zinovieva et al. Collective modes in the lumines-cent response of Si nanodisk chains with embedded GeSi quantum dots // Photonics 10, 2023, pp. 1248(1-14)