Estructura de guía de ondas y detección de polaritones de plasmón superficial en silicio

Los investigadores de Toyohashi Tech han desarrollado una guía de ondas simple y de baja pérdida para polaritones de plasmón superficial (SPP) que es aplicable a circuitos integrados fotónicos a nanoescala en silicio.

Los polaritones de plasmón superficial (SPP) son ondas que se propagan a lo largo de la superficie de un conductor y una oscilación colectiva de electrones acoplada con el campo óptico a escala nanométrica más allá del límite de difracción de propagación de ondas luminosas. Recientemente, existe un interés creciente en los SPP como portadores de señales a nanoescala. circuitos integrados para aumentar el grado de acumulación y reducir el consumo de energía.

Sin embargo, no se han desarrollado guías de ondas SPP de bajas pérdidas con detectores para su aplicación en circuitos integrados a nanoescala.

Ahora, Mitsuo Fukuda y su grupo en Toyohashi Tech han desarrollado una guía de ondas simple y de baja pérdida para SPP que es aplicable a circuitos integrados a nanoescala.

Una fina película metálica depositada sobre un sustrato de silicio se terminó con una estructura de difracción (una matriz de discos metálicos o de múltiples rendijas) en el extremo para guiar los SPP transmitidos en la superficie (interfaz aire-metal) hacia el lado opuesto del metal (interfaz metal-silicio). Se forma una barrera Schottky en la interfaz metal-silicio, y los electrones libres en el metal son excitados por los SPP guiados y luego cruzan la barrera. Los electrones desbordados dan como resultado fotocorrientes observables.

La guía de ondas desarrollada en esta investigación permitió la propagación eficiente de SSP en bandas de longitud de onda de 1550 nm (transparentes al silicio) a lo largo de la película de Au. superficie, y las fotocorrientes eran mucho mayores que las de las guías de ondas sin estructura de difracción (26 veces para la estructura de rejilla y 10 veces para la matriz de discos).

Se espera que este dispositivo de guía de ondas contribuya a la creación de circuitos integrados fotónicos a nanoescala en silicio.