誘電体弓に基づくガス用の光電子屈折率検出デバイス

Scientific Reports volume 12、記事番号: 18355 (2022) この記事を引用

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この記事に対する著者の訂正は、2023 年 2 月 2 日に公開されました。

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水素化アモルファスシリコン太陽電池 (aSiH) を光電子屈折計センサーに変換することは、誘電体ボウタイ共振構造を追加することによって可能になりました。インジウム透明酸化物上部電極は薄い金属層に置き換えられ、セルの活性層への光の直接透過を選択的に防止します。次に、誘電体のボウタイ構造のアレイがこの電極の上に配置され、表面プラズモン共鳴 (SPR) による光吸収が活性化されます。デバイス全体が、周囲の媒体である測定対象の分析物にさらされます。低、中、高の屈折率を持つ 3 つの異なる誘電体材料、つまりフッ化マグネシウム (MgF\(_2\))、二酸化ケイ素 (SiO\(_2\))、および窒化アルミニウム (AlN) がボウタイ用に選択されました。 SPR励起用の結合構造としてテストされています。読み出し/短絡電流の最大化は、このような構造の幾何学的パラメータによって達成されています。選択した特定の波長で a-Si セルによって供給される短絡電流を最大化する幾何学的パラメータを選択しました。この設計は、屈折率が 1 をわずかに上回る 10\(^{-4}\) 付近のガス測定アプリケーション向けにカスタマイズされています。私たちの分析により、蝶ネクタイをした場合の \(2.4 \times 10^4\) (mA/W)/RIU という超高感度と、性能指数 FOM= 107 RIU\(^{-1}\) が明らかになりました。 SiO\(_2\) でできています。文献で以前に報告されているものと競合するパフォーマンスの向上に、可動部品とスペクトル調査要素の両方を回避できるという追加の利点もあります。

プラズモニック効果に基づく光センシングは、過去 30 年間にわたって多くの分野で応用されてきました 1,2。この技術は、材料識別 3、食品品質保証 4、比色測定 5、環境品質検査 6、またはバイオセンシング用途 7 で実証されています。環境用途に焦点を当てると、炭化水素、揮発性有機化合物、微生物学的危険物質などの微量の大気汚染物質を検出するには、高解像度および高感度のデバイスが必要となります8、9、10、11、12、13、14。空気の質と組成のモニタリングは、その屈折率の測定によって行うことができます15,16。この屈折率は、他の物理パラメータ（温度と圧力）や大気の化学組成（湿度、天然または人工標本の存在）にも依存します。 )17. その結果、屈折計センサーは、事前に設定された条件が満たされているかどうか、または既知の試料の濃度が変化しているかどうかを確認できます。

表面プラズモン共鳴 (SPR) に基づく光電子デバイスは、選択応答が狭いため、環境モニタリングおよびセンシングのソリューションの 1 つです 18,19。この技術は、ガスセンシング20、屈折率センシング21、22、23、24、および化学センシング25に適用できます。これらは、多機能およびマルチパラメトリックセンサーに組み込むこともできます26。プラズモニックセンサーは、角度、スペクトル、光電子的に調べることができます。プラズモニック応答の角度依存性を使用する場合、システムには通常、可動部品と高精度のゴニオメーター、または高価な統合読み出しシステムが必要です27。スペクトル調査でも同じことが起こります。照明および/または検出アームに高解像度のモノクロメーターが必要です28。純粋な光電子問い合わせ方法は、可動部品やモノクロメータを必要とせず、センサー自体によって配信される電気信号の恩恵を受けます。この事実により、問い合わせサブシステムが容易になり、よりコンパクトで信頼性の高いセンサーが作成されます29。

太陽電池は、既製の低コストの光検出器とみなすことができます。広いスペクトルの光起電力検出器として設計されていますが、ナノ構造のメタ表面によって生成される SPR の励起を通じて選択的に応答するように簡単に変換できます 30。全体として、カスタマイズされたデバイスは自己給電型光電子センサー 20 になります。有機および無機薄膜太陽電池は、低コスト、軽量、コンパクトなセンシングデバイスの最適な候補です31。その中でも、水素化アモルファスシリコン (aSiH) 電池は、豊富で無毒で安定した材料を使用し、非常に手頃な価格で提供される商用デバイスです 32,33。次に、この論文では、aSiH を、光電子的に調べられる屈折計ガスセンサーとして機能するように変換されるベースデバイスとして検討します 34。

この寄稿では、制御された雰囲気の変化を感知するために aSiH セルを変更する方法を数値的に分析し、定量的に説明します。ガスの屈折率変化を感知するためにいくつかの光学技術が適用されていますが 15,16 、それらのほとんどは高価であり、操作が複雑です。私たちのシステムは、太陽電池の選択的な光電子応答に基づいており、その露出面には、従来の透明な ITO 層に代わる薄膜金属前面電極上に配置された誘電体の蝶ネクタイ共振構造が配置されています。

有限要素法に基づくシミュレーションパッケージ COMSOL Multiphysics を使用して、デバイスの 3 次元モデルの各層内の光場分布のマクスウェル方程式を解きます。これらのフィールドは、各層での吸収を計算するために使用されます。デバイスから抽出される電流は、デバイスの活性層での吸収に直接比例します。最後に、この電流を入射光パワーに重み付けして、応答性を取得します18。モデリングドメインは小さな単位セル、または大きな配列の構成要素であり、周期的な境界条件を適用することで横方向に繰り返されます。カスタマイズされた波長、強度、および方向を備えた励起ポートが、照明源として構造全体の上部に配置されます。照明源の上部に完全整合層 (PML) を配置して反射波を吸収し、反射波が入射光と誤って干渉するのを防ぎます。下部では、細胞層が互いの上に連続して積み重ねられ、その上に蝶ネクタイが置かれます。この後者の構造は、金属層表面に表面プラズモン波を励起します35。この励起は、磁気ベクトルが \(y-\) 軸 (蝶ネクタイの長軸) に沿った平面波が法線入射条件でナノ構造に到達したときに発生します。この場合、表面プラズモン波は \(x-\) 軸方向に沿って伝播します。磁場の振幅を \(H_{y0}= 1\) A/m として選択します。これは磁場ベクトル \(\mathbf {H} = (0, H_{y0}e^{-ik_z.z) となります。 }、0)\)。光源は \(\lambda = 632.8 \) nm で放射し、50 mW/cm\(^2\) の放射照度でデバイスを照らします。この値は、通常のダイオードレーザーを使用して達成可能です。実際、ほとんどのレーザーダイオードのスペクトル幅よりもはるかに広いデバイスの吸収帯域内にある波長を持つ単色光源を選択できます36、37。次に、選択した波長で機能するように設計の期間を最適化できます。

計算電磁気学では、適切なメッシュの選択は、信頼性が高く堅牢な結果を保証するための重要な要素です。この場合、物理ドメインは四面体要素を使用し、完全一致層 (PML) は角柱メッシュを使用します。メッシュ要素の密度は最小構造の寸法に関係しており、\(\lambda /5\)38,39 以下である必要があります。メッシュを細かくすると、計算リソースが増加しますが、解の収束が向上します。これらの基準を考慮し、単位セルに極度に小さな構造が含まれていないことを考慮して、境界面に近い領域には \(\lambda /10\) 付近の最小メッシュサイズを選択し、\(\lambda /7\ ) より大きなドメインの場合。メッシュ要素の平均数は \(10^5\) に達します。

従来のaSiH薄膜太陽電池の層構造を図1aに示します。光が基板（上から）から入射すると、次の材料と層が見つかります。 SiO\(_2\) ガラス基板 - インジウムスズ酸化物、ITO、透明電極 (厚さ 100 nm) - p 型 aSiH (paSiH) バッファ層(厚さ 17 nm) - 真性 aSiH (iaSiH) 活性層 (厚さ 400 nm) - n 型 aSiH (naSiH) バッファ層 (厚さ 22 nm) - アルミニウムドープ酸化亜鉛、AZO (厚さ 100 nm) - アルミニウム反射電極（厚さ200 nm）33,40。このデバイスは、iaSiH 活性層でスペクトル範囲 (300 ～ 720) nm の広帯域吸収を持ち、ITO 電極の透明性による全体の低い反射率を備えています。

(a) ITO 製の上部透明電極を備えた従来の aSiH 薄膜太陽電池の層構造。 (b) ITO を Ag の不透明な金属接点に置き換えた同じデバイス。 (c) ITO 電極 (\(A_\mathrm{ITO}\), \(R_\mathrm{ITO}\)) を備えた従来の aSiH 薄膜太陽電池と、ITO 電極を備えたデバイスの活性層での吸収と全反射率Ag 電極 (\(A_\mathrm{Ag}\), \(R_\mathrm{Ag}\))。

私たちの設計では、上部の透明電極である ITO を厚さ 40 nm の銀電極に置き換えます (図 1b を参照)。銀が選択されるのは、プラズモニック応答が狭いためです。ただし、液体分析物で発生する可能性があるため、環境要因に対する堅牢性が問題となる場合は、システムの全体的な動作に影響を与えない非常に薄い金の層を追加することでこの層を不動態化できます41。図 1a の層構造を持つデバイスの応答を図 1c に示します。ここでは、セルによって供給される短絡電流 \(A_\mathrm{ITO}) に関連する活性層の吸収を表しています。 \)、セルの全反射 \(R_\mathrm{ITO}\)、ここで \(\mathrm{ITO}\) の下付き文字は透明電極の存在を示します。これらの特性は、光電変換に基づいて効率的な太陽エネルギー収集装置として機能するようにデバイスをカスタマイズする場合に重要です33。ただし、図1bのデバイスでは、この電極の交換により、活性層での吸収が大幅に減少し、入射光の大部分が反射されて戻ります(\(A_\mathrm{Ag}\)および\(を参照)図 1c) の R_\mathrm{Ag}\)。 Ag 層は、デバイスをエネルギーハーベスティング素子として使用することを妨げ、SPR が望ましい選択応答を生成する次のステップに向けて構造を準備します。活性層へのSPRの伝達を容易にするために、Ag層の厚さは40 nmに設定されています。層が薄いと選択性が不十分となり、層が厚いと活性層に到達する光が強く遮断されます。この値は、SPR の世代に基づくデバイスに関する文献で以前に報告された範囲内です 42、43、44。製造の観点から見ると、設計が反転され、Al 背面電極が基板上に直接堆積され (図 1b を参照)、入射は金属銀電極に向けられます。反転したデバイスの応答は基板の材質に依存しないため、柔軟で低コストのプラスチック基板の使用が可能になります。この設計は、活性層への光の直接透過を強力にブロックし、非常に低い光電応答を実現します。次のステップは、SPR を励起して吸収を選択的に活性化することです。私たちの提案には、光を散乱させ、細い線の形でプラズモニック共鳴を励起する蝶ネクタイ構造の周期的配列が組み込まれています。活性層内の光場は、SPR モードの共鳴波長で大幅に強化されました。したがって、SPR の狭いスペクトル応答特性が細胞の応答に変換されます。多くのナノ物体をこの目的に適用できますが、広帯域の散乱能力を備えているため、誘電体ボウタイ共振構造を選択しました45。これにより、金属薄膜の近くに配置されると、マルチモードプラズモニック応答が生成されます。さらに、蝶ネクタイに透明な誘電体材料を選択すると、物体自体の反射損失と吸収損失が減少します。

提案された設計の 3D 表現を図 2a に示します。単位セルはプロットの左下隅にマークされており、図 2b に詳細が示されています。底部では、細胞層が互いの上に連続して積み重ねられ、その上に蝶ネクタイが置かれています。

(a) ボウタイ共振構造の無限アレイを備えた提案されたデバイスの 3D 表現。単位セルは左下隅で強調表示されます。 (b) 励起ポートを含むユニットセルの詳細な配置、側面の周期条件および上部の完全一致層 (PML) として表される境界条件、デバイスの多層構造、上部分析媒体、および基板。中央のカラーインデックスは、デバイスに含まれるすべてのマテリアルを定義します。 (c) すべての幾何学的パラメータを含む、提案された構造の上面図と側面図。

上部 (分析物) および下部 (基質) ドメインは半無限として定義されます。図２ｃには、蝶ネクタイ型単位セルの幾何学的パラメータが示されている。ボウタイアンテナには、ギャップ g によって分離されたベース幅 BW と長さ L の 2 つの三角形要素があるため、ボウタイの全長は \(L_t=2L+g\) になります。誘電体構造は、次のサイズの長方形の中心に配置されます。

ここで、S は各方向に沿った蝶ネクタイ間の距離 (\(x-\) 軸と \(y-\) 軸に沿った同じ距離を考慮します)、\(P_x\) と \(P_y\) は空間距離です。単位胞の無限配列の周期。ユニットセルの追加の幾何学的パラメータは、誘電体のボウタイの厚さ BH です。表 1 に、提案された構造の層の形状と材料の選択をまとめます。デバイスの各層は、表 1 に示すように、認識されたソースから取得された波長依存の複素屈折率データを使用して定義されます。

すべての最適化は、デバイスの望ましいパフォーマンスを最もよく表す意味のあるメリット関数を定義することから始まります。私たちのケースでは、検出器によって供給される短絡電流 \(J_\mathrm{sc}\) を最大化したいと考えています。この値は、デバイスの活性層での吸収に比例します。したがって、メリット関数はこの吸収 \(A_\mathrm{iaSiH}\) であり、図 1c ですでに評価されています。さまざまな蝶ネクタイ素材の蝶ネクタイ BW および S の幾何学的パラメータの観点から、セルの活性層の吸収を評価します。

最初の最適化ステップでは、蝶ネクタイの高さを \(BH=150\) nm に設定し、2 つの三角形部分間のギャップを \(g=20\) nm に設定します。簡単にするために、蝶ネクタイの底辺と三角形部分の長さは等しく、\(BW=L\) となります。次に、メリット関数の 2 次元マップを表示するための自由パラメーターとして S と BW のみを使用します。この分析は、蝶ネクタイの 3 つの誘電体材料に対して行われます。これらの材料は、MgF\(_2\) (\(n_a \おおよそ \) 1.37)、SiO\(_2\) ((\(n_a \おおよそ \) 1.47)、および AIN ( \(n_a \おおよそ \) 2.1) です。 . これら 3 つの材料は、それぞれ \(\lambda =632.8 \) nm における低、中、高の屈折率に対応します。

ボウタイの BW パラメータと S パラメータの関数としての活性層の吸収。蝶ネクタイの材料は、(a) MgF\(_2 \)、(b) SiO\(_2\)、(c) AlN です。破線の円は、セルの活性層での最大吸収の位置を表します。 (d) 各材料に対して選択された最適化されたパラメータの活性層でのスペクトル吸収。蝶ネクタイの三角形部分間のギャップ分離の役割 g は (e) に示され、誘電体構造の厚さ BH に対する依存性は (f) にプロットされています。この解析では誘電体材料が考慮されます。これらの計算はすべて \(\lambda =632.8\) nm で行われました (サブプロット d を除く)。

誘電体のボウタイ BW のサイズによってスペクトル散乱が調整され、一方、間隔 S によって隣接するボウタイ間の結合の強度が決まります。どちらの効果も、構造によって励起された SPR のスペクトルの位置と形状に直接影響します。図 3a ～ c は、分析中の 3 つの誘電体材料 (MgF\(_2\)、SiO\(_2\)、および AIN) の BW と S に関するメリット関数のマップです。 S の値が低いほど、より高い吸収が得られることがわかります。これは、より近い蝶ネクタイを意味します。プロットから、MgF\(_2\)、SiO\(_2\)、および AIN に対してそれぞれ \(S=145, 260, 180\) nm 程度の最適な分離を定義できます。これらのマップの比較分析により、ボウタイの屈折率が増加するにつれて、活性層での最大吸収はボウタイの BW のより小さい値で現れると結論付けることができます。この最大吸収は、MgF\(_2\)、SiO\(_2\)、および AIN についてそれぞれ \(BW= 415, 320, 260\) nm で見られます。

非常に興味深い特徴は、吸収の最大値がこの解析で考慮された 3 つの材料でほぼ同じであり、SiO\(_2\) が最大の値を示していることです。すべての材料のデバイスの応答を比較するために、スペクトル吸収を計算しました (図 3d を参照)。この分析は、SiO\(_2\) と MgF\(_2\) の線幅がどのように狭いかを示しています。ただし、検体の屈折率 (1 に近い n\(_a\)) と散乱体の間のコントラストは、MgF\(_2\) よりも SiO\(_2\) の方が大きくなります。この事実は、検体の屈折率が変化したときに得られる信号の変化を考慮する際に重要になります47。

形状 (BW と S を考慮) と材料を適切に選択して活性層での吸収を最適化した後、残りの形状パラメーターの役割を分析しました。誘電体ボウタイの部分間のギャップ間隔 g が増加すると、特に g が 40 nm を超える場合、活性層での吸収がわずかですが一貫して減少することが観察されます (3e を参照)。一方、この吸収は\(BH=150\) nmの値で最大値を示しており（図3fを参照）、大幅な減少なしにこの値（\（\pm 10\）nm）からの合理的な逸脱が可能です。吸収の。したがって、SiO\(_2\) 構造の場合、これら 2 つのパラメーターに選択される値は \(g=20\) nm と \(BH=150\) nm です。

ボウタイなし (黒線) と、MgF\(_2\) (緑線)、SiO\(_2\) (赤) で作られたボウタイありのデバイス全体の磁場 y 成分の折れ線グラフ線）、およびAlN（青線）。活性層内の磁場は、ボウタイを含めると SPR の励起により大幅に強化されます。挿入図は、平面構造 (共振素子なし) と、厳選された3つの素材。

デバイスの電磁的挙動をよりよく理解するために、共鳴波長 \(\lambda \)=632.8 nm でデバイスのすべての層を通過する磁場の係数を z 軸に沿ってプロットしました。図 4 は、MgF\(_2\) (緑色の線)、SiO\(_2\) (赤色の線)、AlN (青色の線) で作られた蝶ネクタイを備えたデバイスのこの線と、蝶ネクタイのないデバイスのこの線を示しています。ネクタイ（黒のライン）。磁場は、SPR がボウタイを使用して励起される、金属/誘電体界面に近い領域で最大値に達します。活性層および界面における磁場は、蝶ネクタイを備えたデバイスの場合、蝶ネクタイのないデバイスに比べて非常に大きい。セル上部の検体媒体におけるフィールドの侵入深さは、SiO\(_2\) で最も大きく、AlN で最も低くなります。これは、SiO\(_2\) ボウタイによって生成される SPR の相互作用量が大きくなり、分析物の変化に対する感度が高くなるということを意味します。この効果により、活性層で利用可能な光パワーが強化され、より大きな光起電力応答が生成されます。図4の挿入図は、各ボウタイ材料を使用したデバイスのxz平面における磁場の空間分布であり、SPR特性の減衰最大値と、活性層内の対応する磁場を示しています。共振素子のない平面セル構造の場合も図にプロットされており、蝶ネクタイ配置を含めたときに場がどのように強化されるかを示しています。

屈折計センサーのセンシング性能は、感度 \(S_B\) と、すでに説明した幾何学的パラメーターと材料選択の FOM18 を通じて、波長 \(\lambda =632.8 \) nm で評価されます。これは、波長 \(\lambda =632.8 \) nm で定数です。私たちのデザイン。

私たちの設計は電子的に調べられ、その応答性 \(\mathcal{R}\) は、デバイスから抽出された電流 \(I_\mathrm{signal}\) と入射光パワー \ の商として定義されます。 (P_\mathrm{input} \)。プラズモニックセンサーで予想されるように、\(\mathcal{R}\) は分析物の屈折率の関数です。

このセンサーの感度は、分析物の屈折率 \(n_a\) に対する \(\mathcal{R}_{S}\) の変化から得られます48,49。

また、FOM は応答性 \(\mathcal{R}_{S}\)48,49 の観点から次のように再定義されます。

大気圧下のガスは、試験中の雰囲気の物理的または化学的パラメータが変化しても、屈折率の変化はほとんどありません (10\(^{-4}\) 程度)。たとえば、真空の屈折率 \(n_\mathrm{vacuum}=1\) と空気の屈折率の差は、10 進数 4 桁で \(n_\mathrm{air}=1.000298\) になります。この値は、窒素 (\(n_{\mathrm{N}_2}=1.000297\)) および酸素 (\(n_{\mathrm{O}_2}=1.000272\)) の相対含有量に関連しています。これらの小さな変動を検出するには、高解像度のデバイスが必要です50。

MgF\(_2\) で作られた蝶ネクタイの形状が最適化されたデバイスの、分析物の屈折率 \(n_a\) の関数としての応答性 \(\mathcal{R}\) (黒四角）、SiO\(_2\) (黒丸)、AlN (黒星)。これらのシミュレーションデータの線形フィッティングは、MgF\(_2\) については緑色、SiO\(_2\) については赤色、AlN については線でプロットされています。 \(S_B\) と FOM の値がプロット内にリストされています。デバイスは単色光源 \(\lambda =632.8 \) nm で照明されます。

私たちのデバイスでは、検体は誘電体の蝶ネクタイと前面の金属層に接触しています。システムによって伝達される電気信号は、活性層で吸収された光パワーによって生成され、SPR の励起によって強化されます。プラズモニック共鳴と検体の屈折率との依存性により、デバイスに望ましい機能が提供されます。この装置は、空気中のガス含有量の存在に非常に敏感です。たとえば、SiO\(_2\) で作られた蝶ネクタイを備えたデバイスを使用すると、空気を CO\(_2\) に置き換えると、デバイスの応答性は空気の 219 mA/W から 215.6 mA/W に低下します。この時点で、屈折率センサーは環境の屈折率の変化にのみ反応し、この変化の実際の原因を無視することに注意する必要があります。したがって、私たちの設計の定量的な使用は、ガス種が既知で変更されない密閉雰囲気の場合に限定される必要があります。各材料で作られたボウタイを備えたデバイスの応答性の値を、検体の屈折率 \(n_a\) の関数として図 5 に示します。 \(S_B\) の値は、直線の傾きから抽出されます。各データセットにフィッティングし、1.58x10\(^4\)(mA/W)/RIU、2.4x10\(^4\) (mA/W)/RIU、および 558 (mA/W)/RIU として明らかになります。、それぞれ MgF\(_2\)、SiO\(_2\)、AlN で作られた bwo-tie を備えたデバイスの場合。各ケースに対応する FOM は、各データセットの最大応答性で \(S_B\) を除算することによって取得されます。これにより、2 つの性能を持つデバイスの 70 1/RIU、107 1/RIU、および 2.55 1/RIU が明らかになります。タイはそれぞれ MgF\(_2\)、SiO\(_2\)、AlN で作られています。

この貢献において、私たちは aSiH 太陽光発電太陽電池の成熟度を活用しました。金属層の上に誘電体の蝶ネクタイのアレイで作られたカスタマイズされたメタサーフェスを追加することにより、エネルギーハーベスターデバイスが屈折率センサーに変わりました。今回の変革では、透明電極を薄膜金属電極に置き換えました。この金属層は、検体の屈折率に強く依存するプラズモン共鳴を励起するのに十分な厚さです。このアプローチの主な利点は、検体の屈折率の変化がデバイスの応答に変換され、より単純な設計と操作が可能になることです。次に、センサーは光電子的に質問されます。光吸収は、SPR の励起による蝶ネクタイ配置の幾何学的パラメータによって最大化されます。したがって、我々は、活性層での吸収を強化し、SPRの励起条件に関連する波長と屈折率において非常に選択的な応答を生成するために、どのように幾何学的形状を調整できるかを詳細に分析しました。このデバイスは、ボウタイアレイと金属製の前面薄膜を大気にさらすことによって操作できます。センサーとしてのその性能は、感度の値 \(S_B= 2.4 \times 10^4\) (mA/W)/RIU および \(\text{ FOM } = 107\) (1 /RIU)、SiO\(_2\) 製の蝶ネクタイの場合。

この貢献の要約として、私たちが提案する設計は、太陽光発電技術とメタサーフェスの利点を活用するだけで、よりシンプルでコンパクトな設計にプラズモニック屈折計センサーを組み込む道を開きます。

現在の研究で使用および分析されたデータセットは、合理的な要求に応じて責任著者から入手できます。

この論文の訂正が公開されました: https://doi.org/10.1038/s41598-023-29200-z

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この研究は、スペイン科学・イノベーション・大学省プロジェクト NERA (助成金 RTI2018-101037-B-I00)、および NANOROOMS (助成金 PID2019-105918GB-I00)、AEI/FEDER 基金、およびマドリッド共同体および FEDER によって部分的に支援されています。 SINFOTON2-CM は助成金 S2018/NMT-4326 に基づいてプログラムされ、TELURO は助成金 RTC2019-007113-3 に基づいてプログラムされます。この研究は、Proyectos de I+D para jóvenes investigadores de la Universidad Rey Juan Carlos financiado por la Comunidad de Madroid、Codigo 2022/00156/025、REF:M2742 によって部分的に支援されました。

ミニア大学理学部物理学科、61519、エルミニヤ、エジプト

マフムード・H・エルショバギー

光学および検眼学部、応用光学コンプルテンセグループ、マドリードコンプルテンセ大学、C/Arcos de Jalon、118、28037、マドリード、スペイン

マフムード・H・エルショバギー & ハビエル・アルダ

Photonics Engineering Group、アルカラ大学、28801、アルカラデエナレス、マドリッド、スペイン

オスカー・スティーブン

レイ・ファン・カルロス大学実験科学および技術学部、28933、モストレス、マドリッド、スペイン

アレクサンダー広場

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MEとACがシミュレーションと数値計算を実施した。著者全員が仮説の定義、データの分析、議論、そして原稿の最終版と改訂に等しく参加しました。 OEとJAは必要な資金の配分に参加する。

ハビエル・アルダへの通信。

著者らは競合する利害関係を宣言していません。

シュプリンガーネイチャーは、発行された地図および所属機関における管轄権の主張に関して中立を保ちます。

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転載と許可

Elshorbagy, MH、Esteban, Ó.、Cuadrado, A. 他誘電体ボウタイとアモルファスシリコン太陽電池に基づいたガス用の光電子屈折率検出デバイス。 Sci Rep 12、18355 (2022)。 https://doi.org/10.1038/s41598-022-21299-w

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受信日: 2022 年 5 月 27 日

受理日: 2022 年 9 月 26 日

公開日: 2022 年 11 月 1 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-21299-w

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