Моделирование ячеек адаптивного фазосдвигающего фильтра с оптическим управлением на основе многослойных структур фазоизменяемых материалов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В статье представлены результаты моделирования исследований фазового сдвига проходящего оптического пучка, обусловленного формированием слоистой структуры в элементарной управляемой ячейке из фазоизменяемого материала Ge2Sb2Te5 , подвергнутой управляющему воздействию импульсного лазерного излучения короткой и ультракороткой длительности. На основе термокинетического подхода анализируется кристаллизация тонкой пленки Ge2Sb2Te5 , учитываются кинетические свойства материала, энергия и длительность воздействующего лазерного излучения, аморфизация верхних слоев пленки при быстром нагреве и зависимость кинетических свойств от температуры. Для каждого воздействующего импульсного излучения построены графики толщины кристаллического слоя в материале пленки. На основе данных о расположении кристаллического слоя рассчитывается фазовый сдвиг проходящего оптического излучения. На основе данных моделирования исследованной элементарной ячейки можно построить фазовый вращатель для преобразования оптического пучка произвольной апертуры. Предложенный метод управления фронтом оптического пучка за счет изменения структурного состояния тонкой пленки может оказаться весьма перспективным, если требуется точная и быстрая перестройка оптической фазовой прозрачности.

Об авторах

Алексей Владимирович Киселев

Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт

научный сотрудник

Владимир Александрович Михалевский

Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт

научный сотрудник

Алексей Алексеевич Невзоров

Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт

к.ф.-м.н., научный сотрудник

Антон Андреевич Бурцев

Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт

Email: murrkiss2009@yandex.ru
научный сотрудник

Виталий Вячеславович Ионин

Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт

научный сотрудник

Николай Николаевич Елисеев

Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт

младший научный сотрудник

Андрей Анатольевич Лотин

Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт

к.ф.-м.н., заместитель руководителя отделения

Список литературы

  1. Phase change materials: science and applications / ed. by S. Raoux, M. Wutting. - New York: Springer Science+Business Media, LLC, 2009. - 450 p. doi: 10.1007/978-0-387-84874-7.
  2. Abdollahramezani, S. Tunable nanophotonics enabled by chalcogenide phase-change materials / S. Abdollahramezani, O. Hemmatyar, H. Taghinejad et al.// Nanophotonics. - 2020. - V. 9. - I. 5. - P. 1189-1241. doi: 10.1515/nanoph-2020-0039.
  3. Sarwat, S.G. Materials science and engineering of phase change random access memory / S.G. Sarwat // Materials Science and Technology. - 2017. - V. 33. - I. 16. - P. 1890-1906. doi: 10.1080/02670836.2017.1341723.
  4. Wuttig, M. The science and technology of phase change materials / M. Wuttig, S. Raoux // Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. - 2012. - V. 638. - I. 15. - P. 2455-2465. doi: 10.1002/zaac.201200448.
  5. Lian, C. Photonic (computational) memories: tunable nanophotonics for data storage and computing / C. Lian, C. Vagionas, T. Alexoudi et. al. // Nanophotonics. - 2022. - V. 11. - I. 17. - P. 3823-3854. doi: 10.1515/nanoph-2022-0089.
  6. Zhang, W. Designing crystallization in phase-change materials for universal memory and neuro-inspired computing/ W. Zhang, R. Mazzarello, M. Wuttig, E. Ma // Nature Reviews Materials. - 2019. - V. 4. - I. 3. - P. 150-168. doi: 10.1038/s41578-018-0076-x.
  7. Kolobov, A.V. Chalcogenides: metastability and phase change phenomena / A.V. Kolobov, J. Tominaga. - Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2012. - XVI+284 p. doi: 10.1007/978-3-642-28705-3.
  8. Guo, P. A review of germanium-antimony-telluride phase change materials for non-volatile memories and optical modulators / P. Guo, A.M. Sarangan, I. Agha // Applied sciences. - 2019. - V. 9. - I. 3. - Art. № 530. - 26 p. doi: 10.3390/app9030530.
  9. Cao, T. Fundamentals and applications of chalcogenide phase-change material photonics / T. Cao, M. Cen // Advanced Theory and Simulations. - 2019. - V. 2. - I. 8. - Art. № 1900094. - 17 p. doi: 10.1002/adts.201900094.
  10. Sreekanth, K.V. New directions in thin film nanophotonics / K.V. Sreekanth, M. ElKabbash, V. Caligiuri et al. - Singapore: Springer, 2019. - X+172 p. doi: 10.1007/978-981-13-8891-0.
  11. Zhou, G.F. Materials aspects in phase change optical recording/ G.F. Zhou // Materials Science and Engineering: A. - 2001. - V. 304-306. - P. 73-80. doi: 10.1016/S0921-5093(00)01448-9.
  12. Weidenhof, V. Laser induced crystallization of amorphous Ge2Sb2Te5 films / V. Weidenhof, I. Friedrich, S. Ziegler, M. Wuttig // Journal of Applied Physics. - 2001. - V. 89. - I. 6. - P. 3168-3176. doi: 10.1063/1.1351868.
  13. Yang, I. Effect of doped nitrogen on the crystallization behaviors of Ge2Sb2Te5 / I. Yang, K. Do, H.J. Chang et al. // Journal of The Electrochemical Society. - 2010. - V. 157. - I. 4. - P. H483-H486. doi: 10.1149/1.3321759.
  14. Ashwin, P. Fast simulation of phase-change processes in chalcogenide alloys using a Gillespie-type cellular automata approach / P. Ashwin, B.S.V. Patnaik, C.D. Wright // Journal of Applied Physics. - 2008. - V. 104. - I. 8. - Art. № 084901. - 8 p. doi: 10.1063/1.2978334.
  15. Nevzorov, A.A. Discrete thermokinetic computational model of laser-induced phase transitions in phase-changing materials / A.A. Nevzorov, V.A. Mikhalevsky, N.N. Eliseev et al. // Applied Physics Letters. - 2023. - V. 122. - I. 19. - Art. № 191106. - 7 p. doi: 10.1063/5.0147844.
  16. Orava, J. Classical-nucleation-theory analysis of priming in chalcogenide phase-change memory /j. Orava, A.L. Greer // Acta Materialia. - 2017. - V. 139. - P. 226-235. doi: 10.1016/j.actamat.2017.08.013.
  17. Abdelghfar, A. Electrostatically tuned optical filters based on hybrid plasmonic-dielectric thin films for hyperspectral imaging / A. Abdelghfar, M.A. Mousa, B.M. Fouad et al. // Micromachines. - 2021. - V. 12. - I. 7. - Art. № 767. - 14 p. doi: 10.3390/mi12070767.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».