基于Fano共振的Sb2Te3平面光学纳米腔反射结构色研究

本文创新性地提出将超薄锑碲化合物(Sb2Te3)层集成于金属基平面纳米腔，通过Fano共振效应实现高纯度反射结构色。研究证实Sb2Te3/ITO/Ag纳米膜在可见光区具有宽谱强吸收特性，与Ag/ITO/Ag纳米腔耦合后产生窄带反射峰，其色纯度显著优于传统金属/介质/金属(MDM)结构。该工作为高性能反射式彩色印刷提供了新思路。

　　

Highlight

我们提出在新型Sb₂Te₃/ITO/Ag/ITO/Ag平面纳米腔中基于Fano共振效应实现高纯度反射结构色。仿真与实验均表明，这种非对称纳米结构可在可见光区产生窄带高反射峰，其色彩鲜艳度超越传统金属-介质-金属(MDM)腔体。

Results and discussion

图1(a)展示了由Sb₂Te₃（厚度h）、上层ITO(d₁)、上层Ag(t₁)、下层ITO(d₂)和下层Ag(t₂)构成的多层结构。通过时域有限差分(FDTD)法模拟发现，当h=12 nm时，该结构在可见光区呈现独特的"宽谱吸收基底+窄带反射峰"特征。这种Fano共振源于Sb₂Te₃/ITO/Ag纳米膜的宽谱损耗共振（连续态）与Ag/ITO/Ag纳米腔的窄谱共振（离散态）之间的耦合干涉。

Conclusions

研究证实，通过调控ITO介质层厚度可精确操控Fano共振峰位，利用灰度聚焦离子束(FIB)刻蚀技术成功实现了基于该效应的彩色印刷。这项工作为平面光学纳米腔中Fano共振的调控及其在高端显色领域的应用开辟了新途径。