Nanodometni fotodetektor je obetaven za izboljšanje zmogljivosti fotonskih vezij: Raziskovalci so izdelali napravo, v kateri lahko svetloba inducira tok s srebrno nanovo | 2020

Vsebina:

Anonim

Zdaj so raziskovalci na Univerzi v Rochesterju pokazali ključni dosežek pri krčenju fotonskih naprav pod mejo difrakcije - potreben korak na poti k ustvarjanju fotonskih vezij, konkurenčnih današnji tehnologiji. Znanstveniki so razvili nanometrski fotodetektor, ki uporablja skupni material molibdenov disulfid za odkrivanje optičnih plazmonov - potujočih nihanj elektronov pod mejo difrakcije - in je uspešno dokazal, da lahko svetloba poganja tok s srebrno nanovo.

"Naše naprave so korak proti miniaturizaciji pod mejo difrakcije," je povedal Kenneth Goodfellow, podiplomski študent v laboratoriju Quantum Optoelectronics in Optical Metrology Group, Inštitut za optiko, Univerza v Rochesterju, New York. "To je korak v smeri uporabe svetlobe za vožnjo ali vsaj dopolnjevanje elektronskih vezij za hitrejši prenos informacij."

Skupina bo predstavila svoje delo na letnem srečanju in konferenci Optične družbe Frontiers in Optics v San Joseju v Kaliforniji, 22. oktobra 2015.

Naprava se razširi na prejšnje delo, ki dokazuje, da se lahko svetloba prenaša po srebrni nanožici kot plazmon in se ponovno oddaja na drugem koncu, ki je prekrit z atomsko tankimi kosmiči molibdenovega disulfida (MoS2). Ko se svetloba ponovno oddaja, svetloba ustreza pasni vrzeli MoS2 in ne le valovni dolžini laserja, kar dokazuje, da plazmoni učinkovito potisnejo elektrone v MoS2 v drugo energetsko stanje.

"Naravna naslednja ideja bi bila, da bi videli, če bi ta tip naprave lahko uporabili kot fotodetektor," je dejal Goodfellow.

V ta namen je skupina prenesla srebrno nanožico, ki je bila na enem koncu prekrita z MoS2 na silikonski substrat in na isti konec odlagala kovinske kontakte z litografijo z elektronskim snopom. Nato so napravo priključili na opremo, da bi nadzorovali pristranskost ali fiksno napetost ter merili tok, ki teče skozi to napravo.

Ko je bil odkrit konec žice izpostavljen laserju, se je energija pretvorila v plazmone, obliko elektromagnetnega vala, ki potuje skozi oscilacije v elektronski gostoti. Ta energija je elektronsko vzburila elektron, ko je dosegel konec, ki ga pokriva molibdenov disulfid, in tako učinkovito ustvaril tok.

S skeniranjem žice bit-by-bit z laserjem - procesom, znanim kot rastrsko skeniranje - so raziskovalci lahko izmerili tok na vsaki točki vzdolž žice, pri čemer so ugotovili, da je občutljiv na polarizacijo dohodne svetlobe in je bil najmočnejši, ko je bila svetloba polarizirana vzporedno z žico. Ugotovili so tudi, da je naprava občutljiva na lasersko valovno dolžino vzbujanja, zmogljivost pa je bila omejena na krajših valovnih dolžinah zaradi neučinkovitega plazmonskega širjenja in pri daljših valovnih dolžinah zaradi pasovne vrzeli molibdenovega disulfida.

"Popolni fotonični tokokrogi so nekaj časa v prihodnosti, vendar to delo pomaga pri hranjenju trenutnih naporov," je dejal Goodfellow.

Prihodnje delo za skupino vključuje zmanjšanje potencialne kontaminacije pri montaži naprave s prehodom na popoln suhi prenos žic in MoS2 na predfabricirane elektrode, kot tudi boljši nadzor nad postopkom dopiranja MoS2, da se dodajo dodatni nosilci naboja in izboljša učinkovitost naprave.