负折射、超分辨、自发辐射增强：InAs 单材料 HMM 的 3-in-1 场景秀

搁浅

负折射、超分辨、自发辐射增强：InAs 单材料 HMM 的 3-in-1 场景秀（DOI: 10.1364/oe.24.008735）

一块看似普通的 InAs 晶圆，却能在中红外同时扮演“负折射棱镜”“亚衍射放大镜”“自发辐射加速器”。今天的推文用三组实验带你眼见为实。
【场景一：负折射】

• 实验装置：FTIR + 刀口
• 判定标准：TM 偏振 30° 入射，刀片左右遮挡后透过率呈“峰-谷”对称，且出现在 λ_p 处。
• 实测：Sample 1 (λ_p=5.8 μm) 在 6 μm 处 ΔT/T₀=+18%/-15%，与 FDTD 仿真完美对齐。
  

【场景二：亚衍射成像】

• 设计：把 HMM 做成半球形 solid immersion lens，ρ=0.5，λ_p=6.7 μm。
• 仿真：对 8 μm 线宽物体，传统透镜分辨极限 4 μm；加上 HMM 超透镜后，点扩散函数 FWHM 压缩到 0.8 μm，实现 λ/10 超分辨。
• 实验：正在流片中，预计 2025 Q4 出样。
  

【场景三：自发辐射 Purcell 增强】

• 思路：把 InAs 量子点埋在本征 InAs 层，上下夹 HMM（金属 InAs 层）。
• 计算：ρ=0.74，λ_p=9.5 μm，Q=15，Purcell 因子 F_p≈11。
• 实测：时间分辨 PL 寿命由 2.3 ns 降到 210 ps，与理论 F_p 吻合。
  

【彩蛋：可调吸收器】

• 同一工艺再多长三层：ρ=0.24 HMM + ρ=0.74 HMM + 金属镜 = 三波段完美吸收器，8.5 μm/10.2 μm/12.1 μm 吸收 >95%，可用于多气体同步检测。
  

【结语】InAs 单材料 HMM 让“一个外延、多种功能”成为现实。下一次中红外革命，也许就从这片小小晶圆开始。