論文の概要: Nanometric voids as optical antennas for rewritable momentum-engineered photonics in silicon
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.29551v1
- Date: Sun, 28 Jun 2026 18:26:08 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-30 18:07:15.958061
- Title: Nanometric voids as optical antennas for rewritable momentum-engineered photonics in silicon
- Title（参考訳）: シリコン中の可換運動量工学フォトニクスのための光アンテナとしてのナノメトリックヴォイド
- Abstract要約: 結晶シリコンに埋め込まれたナノメトリックヴォイドは 光学アンテナとして機能する
ファイアースブロードバンド光およびエレクトロルミネッセンス(英語版)は、金属または半導体ナノコンビナーによって製造されたものとスペクトル的に区別できない。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Optical antennas are widely used to localize electromagnetic fields far below the diffraction limit, enabling enhanced light-matter interactions across nanophotonics. Yet the regime in which optical confinement approaches the electronic de Broglie wavelength in a solid - where the photon momentum distribution broadens sufficiently to relax optical selection rules - remains largely unexplored. Here we show that nanometric voids embedded within crystalline silicon act as such optical antennas, dramatically altering the optical response of an indirect semiconductor without the introduction of any foreign material. Using an electrically induced melt-quench process, we generate nanometric voids throughout bulk silicon, confirmed by high-resolution electron microscopy, diffraction analysis, Fourier-filtered lattice reconstruction, elemental mapping, and supported by optical and vibrational spectroscopies. The void-containing silicon exhibits intense broadband photo- and electroluminescence spectrally indistinguishable from that produced by metallic or semiconductor nanoconfiners of similar dimensions, establishing that dielectric discontinuity, not confiner composition, governs the observed momentum-assisted optical transitions. The luminescence can be repeatedly written, erased, and rewritten through alternating electrical conditioning and optical recrystallization. These findings establish nanometric voids as a previously unexplored platform for extreme optical confinement and demonstrate that photonic functionality can be embedded and reconfigured directly within bulk silicon.
- Abstract（参考訳）: 光アンテナは、回折限界よりはるかに低い電磁界の局在化に広く用いられ、ナノフォトニクス間の光-物質相互作用の強化を可能にしている。
しかし、光閉じ込めが固体中の電子デブロリー波長に近づき、光子運動量分布が十分に広まって光選択規則を緩和する体制は、いまだほとんど解明されていない。
ここでは、結晶シリコンに埋め込まれたナノメトリックヴォイドが、このような光学アンテナとして作用し、外部材料を導入することなく間接半導体の光学応答を劇的に変化させることを示す。
高分解能電子顕微鏡、回折分析、フーリエフィルタ格子再構成、元素マッピング、光学および振動分光による支持により、バルクシリコン全体のナノメトリックヴォイドを生成する。
ヴォイド含有シリコンは、同じ寸法の金属または半導体ナノコンファイナによって製造されたものとスペクトル的に区別できない強いブロードバンド光およびエレクトロルミネッセンスを示し、コンフィナ組成物ではなく誘電体不連続が観察された運動量アシスト光遷移を制御している。
発光は、電気コンディショニングと光再結晶を交互に交互に書き、消し、書き直すことができる。
これらの結果から, 極端光閉じ込めのための未探索プラットフォームとしてナノメトリックヴォイドが確立され, バルクシリコンに直接光機能を埋め込んで再構成できることが証明された。
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