Mejora de la absorción en detectores LWIR mediante ingeniería de modos de guía de ondas y plasmónicos

Área de la Ciencia:

• Optoelectrónica
• Ciencia de los materiales
• Fotonica

Sus antecedentes:

• Los fotodetectores de infrarrojo de onda larga (LWIR) son cruciales para la imagen térmica y la detección.
• Lograr una alta absorción óptica en estructuras delgadas de fotodetectores sigue siendo un desafío.
• Las superredes tipo II (T2SL) ofrecen bandas prohibidas sintonizables para aplicaciones infrarrojas.

Objetivo del estudio:

• Demostrar la mejora de la absorción óptica en un fotodetector delgado de superred tipo II (T2SL) de InAs/InAsSb.
• Investigar el papel de los modos de guía de ondas y plasmón de polaritón de superficie (SPP) en la mejora de la absorción.
• Explorar el impacto de una capa de contacto semiconductora fuertemente dopada (HDSC) en el rendimiento del fotodetector.

Principales métodos:

• Fabricación de una capa absorbedora delgada de T2SL de InAs/InAsSb.
• Integración de una capa de contacto semiconductora fuertemente dopada (HDSC) adyacente.
• Caracterización de la mejora de la absorción óptica mediante la excitación de modos (guía de ondas y SPP).

Principales resultados:

• Se demostró una mejora de la absorción óptica en el fotodetector LWIR.
• Se observó una absorción significativa de los modos guiados entre 7 µm y 9 µm.
• Los modos SPP contribuyeron a la resonancia cerca de los 10 µm.
• La interfaz absorbedor-HDSC proporcionó una fase de reflexión de Fresnel sintonizable.

Conclusiones:

• El diseño de fotodetector desarrollado permite una absorción eficiente en estructuras delgadas.
• La excitación de los modos de guía de ondas y SPP es clave para la mejora de la absorción.
• La configuración avanza el diseño fotónico sublongitud de onda para aplicaciones infrarrojas.