Волноводная и детектирующая структура поверхностных плазмонных поляритонов на кремнии

Исследователи Toyohashi Tech разработали простой волновод с низкими потерями для поверхностных плазмонных поляритонов (SPP), который применим к наноразмерным фотонным интегральным схемам на кремнии.

Поверхностные плазмон-поляритоны (ППП) — это волны, которые распространяются вдоль поверхности проводника и коллективные колебания электронов, связанные с оптическим полем на наноуровне за пределами дифракционный предел распространения световых волн. В последнее время растет интерес к СПП как к носителям сигналов в наномасштабе. интегральные схемы для увеличения степени накопления и снижения энергопотребления.

Однако волноводы SPP с низкими потерями и детекторами не были разработаны для применения в наноразмерных интегральных схемах.

Теперь Мицуо Фукуда и его группа из Toyohashi Tech разработали простой волновод с низкими потерями для SPP, который применим к наноразмерным интегральным схемам.

Тонкая металлическая пленка, нанесенная на кремниевая подложка заканчивался дифракционной структурой (многощелевой или металлической дисковой решеткой) на конце для направления ППП, передаваемых по поверхности (интерфейс воздух-металл), на противоположную сторону металла (интерфейс металл-кремний). На границе раздела металл-кремний образуется барьер Шоттки, и свободные электроны в металле возбуждаются направленными ППП и затем пересекают барьер. Переполняющие электроны приводят к наблюдаемым фототокам.

Волновод, разработанный в этом исследовании, позволил эффективно распространять ТПП в диапазонах длин волн 1550 нм (прозрачных для кремния) вдоль пленки Au. поверхность, а фототоки были значительно больше, чем для волноводов без дифракционной структуры (в 26 раз для решеточной структуры и в 10 раз для дисковой решетки).

Ожидается, что это волноводное устройство внесет вклад в создание наноразмерных фотонных интегральных схем на кремнии.