cảm ứng điện từ sử dụng cấu trúc kim loại ở vùng khả kiến
Để tạo ra hiệu ứng truyền qua cảm ứng điện từ trong cấu trúc EIT-MM đã đề xuất, vị trí của thanh vàng dọc được dịch chuyển theo chiều ngang của cấu trúc. Sự biến đổi của phổ truyền qua của cấu trúc EIT-MM theo độ dịch chuyển d2 của thanh vàng dọc được nghiên cứu và trình bày trên Hình 3.3. Tại vị trí đối xứng ban đầu, d2
= 0, tồn tại 1 đỉnh cộng hưởng tại bước sóng 950 nm với độ truyền qua tại đáy của phổ là 63%. Khi dịch chuyển thanh vàng dọc ra khỏi tâm của ô cơ sở, cấu trúc vật liệu trở nên bất đối xứng khiến cho hiệu ứng EIT được kích hoạt. Tại d2 = 5 nm, đáy truyền qua ban đầu đã chuyển thành một vùng truyền qua trong khoảng từ 945 nm đến 1012 nm (độ rộng là 67 nm) với độ truyền qua trên 90%. Sự chuyển đổi từ đáy với độ truyền qua thấp 63% sang vùng truyền qua với dộ truyền qua cao trên 90% cho thấy, tương tác trường gần đã được kích hoạt trên cấu trúc vật liệu bất đối xứng và sinh ra hiệu ứng EIT.
Khi tiếp tục tăng độ dịch chuyển d2, vùng truyền qua càng được mở rộng ra. Tại d2 = 25 nm, vùng truyền qua với độ truyền qua cao trên 90% có độ rộng là 163 nm (từ 789 nm đến 952 nm). Điều này được giải thích dựa trên sự bất đối xứng của cấu trúc vật liệu. Khi cấu trúc của EIT-MM càng trở nên bất đối xứng, tương tác
trường gần trong vật liệu mạnh hơn. Do đó, vùng truyền qua sinh ra bởi hiệu ứng EIT càng được mở rộng ra.
Trong mục 3.1, cấu trúc EIT-MM đã được đề xuất và hiệu ứng EIT trong vật liệu đã được nghiên cứu. Vật liệu có cấu trúc đơn giản gồm 2 lớp kim loại vàng ở trên được tạo hình cấu trúc và một lớp điện môi liên tục SiO2 ở dưới. Hiệu ứng EIT đã được tạo ra khi phá vỡ tính đối xứng cấu trúc ô cơ sở của vật liệu. Mặc dù vậy, có thể thấy, cường độ của hiệu ứng EIT còn yếu với đô chênh lệch giữa đỉnh truyền qua và đáy truyền qua của phổ dao dộng cỡ 20%. Biên độ thấp của hiệu ứng EIT là
Hình 3.3. Phổ truyền qua của cấu trúc EIT-MM khi thay đổi vị trí của thanh kim loại dọc d2.
do cường độ cộng hưởng trong vật liệu tương đối yếu. Như trên Hình 3.3, khi d2 = 0, cộng hưởng cơ bản của vật liệu trong trường hợp đối xứng là yếu với độ truyền qua tại đáy vào khoảng 63%. Nguyên nhân chính là do thành phần kim loại vàng trong cấu trúc EIT-MM. Trong vùng quang học, vàng có tính tổn hao tương đối cao như được thể hiện trên phổ điện thẩm trong Hình 3.2. Do độ tổn hao cao, hiện tượng
cộng hưởng trên cấu trúc vật liệu yếu, dẫn đến cường độ của hiệu ứng EIT cũng thấp. Bên cạnh vấn đề về biên độ, kích thước cấu trúc ô cơ sở của vật liệu cũng là một vấn đề có thể gây trở ngại trong quá trình chế tạo. EIT-MM đề xuất được khảo sát trong vùng 750 nm đến 1150 nm, tức là chỉ mới tiệm cận vùng khả kiến. Mặc dù vậy, kích thước ô cơ sở chỉ là p = 160 nm với tham số cấu trúc bé nhất (w, ts, tm) rơi vào cỡ 10 nm. Như vậy, để có thể hoạt động ở vùng khả kiến, kích thước cấu trúc ô cơ sở cần phải thu nhỏ hơn nữa. Khi đó, tham số cấu trúc bé nhất sẽ nhỏ hơn 10 nm, khiến cho việc chế tạo EIT-MM khó khả thi.
3.2. Cấu trúc vật liệu biến hóa có hiệu ứng truyền qua cảm ứng điện từ dựa trên vật liệu điện môi trên vật liệu điện môi
Để khắc phục nhược điểm của vật liệu EIT-MM sử dụng cấu trúc kim loại ở vùng quang học. Trong mục này, các thành phần cấu thành nên vật liệu MM được thay đổi. Trong đó, kim loại vàng được thay thế bằng Silicon (Si) và vật liệu MM có cấu trúc hoàn toàn từ điện môi. Hiệu ứng EIT của vật liệu sẽ được nghiên cứu, đánh giá và tối ưu. Đặc trưng điện từ của vật liệu cũng sẽ được làm rõ. Ngoài ra, phần này cũng sẽ trình bày các kết quả nghiên cứu về khả năng làm chậm ánh sáng và cảm biến của vật liệu EIT-MM có cấu trúc điện môi.