一维极低温超导体-电介质光子晶体的能带结构

【作者】 王建； 李建锋； 李燕； 周峰； 王成伟；

【机构】 西北师范大学物理与电子工程学院甘肃省原子分子物理与功能材料重点实验室； 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室；

【摘要】 众所周知,在极低温环境下,材料的物理、化学特性会发生有趣的转变,这或许导致常规传感器、滤波器等光电器件不能按常态规律工作.因此,极低温环境中的材料物性、精密测量以及低温光电子器件等方面的研究一直是人们关注的热点.超导电性是极低温环境中具有代表性的物理现象,传统超导器件中信息的载体仍然是电子,其在材料中的传输会带来难以克服的发热.然而,若在器件中以光子代替电子作为器件信息的载体,似可克服该问题。因此,本文选用超导转变温度Tc=1.18 K的金属Al作为超导层,与一般电介质SrF2构成一维Al/SrF2二元极低温超导体-电介质光子晶体,基于二流体电子模型和平面波展开法计算了其能带结构,并进一步研究了超导体层厚度、电介质层厚度以及环境温度对一维超导光子晶体能带结构的影响.结果表明:随着超导层厚度的增加,第一光子带隙中心频率和截止频率均发生蓝移,且第一带隙宽度逐渐增加到一个峰值后又逐渐变窄.更重要的是,在低于临界温度的超低温环境中,温度的微小变化,对该类光子晶体的带隙宽度、中心频率以及截止频率均有明显的调制作用.这一工作将有益于极低温环境下超导光子晶体器件的应用研究.更多还原