动态可重构像素化反射显示技术：聚焦离子束在相变超像素结构中的应用与突破

这篇综述创新性地探讨了聚焦离子束（FIB）技术在相变材料（PCM）超像素结构中的动态调控潜力。通过结合低损耗Sb2Se3合金与金基底的反射异质结器件，研究团队实现了局部高度差异驱动的结构色调控，为高像素密度、低功耗反射显示设备提供了新范式。文章重点阐述了FIB精准铣削实现RGB仿生像素阵列的技术路径，并揭示了相变材料部分晶化/非晶化（amorphization/crystallization）对反射率动态调谐的机制，为下一代可重构光子学器件奠定基础。

　　

1 引言

显示技术历经阴极射线管到LED的演进，反射式设备因低功耗和高分辨率成为研究热点。相变材料（PCM）凭借多稳态特性、显著光学对比度和快速可逆切换能力脱颖而出。Sb₂Se₃等低损耗合金与金基底构成的反射异质结，通过强干涉效应实现角度不敏感的反射调控。传统等离子体纳米结构虽能产生结构色，但动态调控受限于偏振或化学修饰。本研究突破性地将聚焦离子束（FIB）铣削与相变材料整合，通过局部高度差异实现像素级反射控制。

2 结果与讨论

反射异质结设计：25 nm厚Sb₂Se₃薄膜沉积在10 nm LaAlO_x（LAO）间隔层上，反射光谱显示s/p偏振光在15-80°入射角下保持稳定轮廓。像素化结构制备：FIB将《星空》画作转化为400×320个0.25×0.25 μm²隔离像素，背散射电子（BSE）成像清晰显示深度差异形成的对比度（图2）。结晶化后非晶/晶相切换产生新的色彩组合，验证光学可调性。

RGB仿生像素阵列：通过三色柱状像素（红/绿/蓝）模拟传统LED显示（图3）。FIB铣削深度与灰度值精准对应，二次电子（SE）成像证实表面形貌均匀。超像素架构：选择15/20/25 nm厚度对应的蓝/红/绿结构色块（图4），组成4.5×4.5 μm²单元。反射光谱显示相变导致腔模位移，为动态色彩加权提供可能。

3 结论

该工作通过FIB铣削在Sb₂Se₃/Au异质结上创建隔离像素阵列，首次实现高度差驱动的结构色调控。提出的超像素架构结合相变材料部分晶化特性，可通过局部反射率调谐实现动态显示。这项技术为高分辨率、低功耗反射显示设备开辟了新道路。

4 实验方法

采用脉冲激光沉积（PLD）制备Sb₂Se₃/LAO/Au异质结，FIB系统（30 kV）根据数字图像灰度值校准铣削功率。通过光谱椭偏仪和自制微区反射系统表征光学性能，SEM分析形貌特征。

支持信息

包含补充结构色组合与厚度优化数据。

致谢

本研究获欧盟"BeforeHand"项目（824957号）资助。

利益冲突

作者声明无利益冲突。