超紧的芯片上卷轴波导集成的光学探测器,由具有增强响应性的2D材料实现

科学领域:

• 光子学和材料科学 材料科学
• 光电子和纳米技术

背景情况:

• 在集成光子系统中,高性能芯片上的光检测器是必不可少的.
• 由于其独特的特性,二维 (2D) 材料提供了增强的光物质相互作用.
• 波导集成是芯片上的光电探测器开发的关键策略.

研究的目的:

• 设计和演示具有增强光物相互作用的超紧光探测器.
• 为了研究基于MoS2的光探测器的螺旋波导架构的性能.
• 为了提高芯片上的光电探测器的响应能力和外部量子效率.

主要方法:

• 模拟并实验证明了一种光探测器,将MoS2与卷轴化波导相结合.
• 将卷轴波导结构的性能与传统直线波导的性能进行了比较.
• 在最佳运行条件下制造和描述了超紧光电探测器.

主要成果:

• 卷轴波导架构显著延长了光学相互作用的长度,与直线波导相比,响应能力增加了500%以上.
• 取得了卓越的光电探测器性能:600 mAW-1的响应能力,145%的外部量子效率和9.35 × 10^14 AW-3的正常化光电流与暗电流的比率.
• 由于长时间的光物质相互作用,证明了最大化的光学吸收和光电产生.

结论:

• 卷轴波导架构对于最大限度地提高基于MoS2的光探测器中的光物相互作用是非常有效的.
• 这种方法为下一代高性能集成光子系统提供了一个有希望的解决方案.
• 该研究验证了卷轴波导设计用于增强传感,光通信和光检测应用.