Atomic-Layer Engineered Infrared-Plasmonic, Low Loss, Oxide Metamaterials

原子层工程红外等离子体、低损耗、氧化物超材料

基本信息

  • 批准号:
    1408743
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 41.57万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2014-07-01 至 2017-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Non-technical Description: This project seeks to further the development of a new class of optical materials by atomic-layer engineering and to understand the effects and mechanisms of incorporating atomic-layer doping of oxide materials that are transparent in the visible light. The research is designed to expand the space of opportunities in materials science by providing a new class of optical materials that are highly transparent in the visible light, have unusually strong dielectric responses and opaque in the infrared light, and are highly anisotropic in optical properties over a broad spectrum. The research project provides a comprehensive training to young researchers from material synthesis to analysis and applications, especially when the materials are new and "beyond" what can be found in nature. It fosters a stronger collaboration with leading research teams in France and Korea.Technical Description: To accomplish the goal of atomic-layer engineering of the material structure and composition to acquire previously unavailable properties, transparent oxide superlattice structures are designed, synthesized by atomic layer deposition (ALD), and characterized. In superlattices of AlOx/ZnO, TiOx/ZnO, GaOx/ZnO, and InOx/ZnO, individual dopant atomic-layers are inserted into a host transparent oxide (e.g. ZnO), either periodically or with a variable spacing, resulting in an alternating stacking of 2D "doping-layer" and oxide "spacer-layer." The atomic-layer "doping" approach opens possibilities for achieving and controllably varying electro-optical properties that were previously unavailable, and for realizing anisotropic and hyperbolic dispersions by design. Extraordinary structural/electro-optical properties, such as high electron densities, high electron conductivities, high transparency in the visible, and strong plasmonic resonance in the infrared, are expected for these novel materials.
非技术描述:该项目旨在通过原子层工程进一步开发新型光学材料,并了解在可见光下透明的氧化物材料中加入原子层掺杂的效果和机制。该研究旨在通过提供一种新型光学材料来扩大材料科学的机会空间,这些材料在可见光下高度透明,具有异常强的介电响应,在红外光下不透明,并且在光学特性上具有高度各向异性。范围广泛。该研究项目为年轻研究人员提供从材料合成到分析和应用的全面培训,特别是当材料是新的并且“超越”自然界中可以找到的材料时。它促进了与法国和韩国领先研究团队的更强有力的合作。技术描述:为了实现材料结构和成分的原子层工程以获得以前无法获得的特性,透明氧化物超晶格结构被设计,并通过原子层沉积合成(ALD),并进行表征。在 AlOx/ZnO、TiOx/ZnO、GaOx/ZnO 和 InOx/ZnO 的超晶格中,各个掺杂剂原子层周期性地或以可变间距插入主体透明氧化物(例如 ZnO)中,从而形成交替堆叠2D“掺杂层”和氧化物“间隔层”。原子层“掺杂”方法为实现和可控地改变以前无法实现的电光特性以及通过设计实现各向异性和双曲色散提供了可能性。这些新型材料有望具有非凡的结构/电光特性,例如高电子密度、高电子电导率、可见光高透明度以及红外强等离子体共振。

项目成果

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