Breaking the Intrinsic Absorption Limit for Arbitrarily Thin Conductive Films at Grazing Incidence

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作者
Yuxuan Liu,Ren-Hao Fan,Dong-Xiang Qi,Ruwen Peng,Yun Lai,Mu Wang,Jie Luo
出处
期刊:Physical Review Letters [American Physical Society]
卷期号:136 (4): 046902-046902 被引量:1
标识
DOI:10.1103/71vr-lb26
摘要

The absorption properties of ultrathin conductive films are of fundamental significance in electromagnetics and photonics, impacting applications from radar stealth to two-dimensional material optoelectronics. For decades, a 50% absorption limit has been considered intrinsic to such films in symmetric environments, regardless of frequency or incident angle. Here, we demonstrate the breaking of this long-standing limit under grazing incidence, where the absorption was regarded as negligible due to extreme impedance mismatch. We reveal a previously unknown absorption limit of 2sqrt[2]-2≈82.8% for grazing transverse-magnetic waves on arbitrarily thin, highly conductive films. This exceptional absorption arises from a pseudo-Brewster effect with minimal reflection 3-2sqrt[2]≈17.2% and vanishing skin depth of grazing waves. Remarkably, the enhanced absorption is sustained across an ultrabroad frequency range. Terahertz experiments using deep-subwavelength doped silicon wafers validate our theoretical predictions. These findings fundamentally advance our understanding of wave-matter interactions at deep-subwavelength scales and pave the way for extreme-angle photonic and electromagnetic devices.
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