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        接近下一代原子厚光子器件

        放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2023-03-22 06:34:36    作者:馮雪晴    瀏覽次數(shù):121
        導(dǎo)讀

        設(shè)備特性。a) 設(shè)備陣列得光學(xué)圖像。b) 單個設(shè)備得放大圖像。首先,通過固體源 CVD 生長單層 MoS 2得全區(qū)域覆蓋。樣品條是通過光學(xué)光刻制備得,然后是氧等離子體蝕刻(紅色虛線矩形)。c) 示意性地顯示了器件橫截面。

        設(shè)備特性。a) 設(shè)備陣列得光學(xué)圖像。b) 單個設(shè)備得放大圖像。首先,通過固體源 CVD 生長單層 MoS 2得全區(qū)域覆蓋。樣品條是通過光學(xué)光刻制備得,然后是氧等離子體蝕刻(紅色虛線矩形)。c) 示意性地顯示了器件橫截面。d) 來自單層 MoS 2樣品得拉曼光譜。兩個峰( E ' 和A 1 ')得存在證實了 CVD 生長得 MoS 2得單層性質(zhì)。激發(fā)激光源為 532 nm。高級光子學(xué)研究(2023)。DOI: 10.1002/adpr.202300029

        從顯微鏡和照相機(jī)到夜視設(shè)備和光纖通信,光電探測器有著廣泛得應(yīng)用。光電探測器捕獲光并將其轉(zhuǎn)換為電信號,但通常僅限于檢測波長譜得一小部分。用于制造這些設(shè)備得材料通常會阻礙制造改進(jìn)得寬帶納米級光電探測器得努力。

        來自舊金山州立大學(xué)物理與天文學(xué)副教授 AKM Newaz 和他得研究生 Hon-Loen Sinn 得新設(shè)備可能會克服其中得一些挑戰(zhàn)。在一篇新得高級光子學(xué)研究論文中,該團(tuán)隊和他們得斯坦福大學(xué)合描述了他們得光電探測器令人印象深刻得特性,這些特性提高了紫外 (UV) 到近紅外光范圍內(nèi)得靈敏度。他們已經(jīng)為他們得設(shè)備提交了臨時專利,并且正在處理主要專利申請。

        “UV [紫外線] 光電探測器對于 [從生物學(xué)到太空天文學(xué)再到火災(zāi)監(jiān)測器得一系列應(yīng)用非常有用。所有這些當(dāng)前得通信渠道都 [使用] 可見光范圍和紅外線,”Newaz 說。“我們沒有很多效率更高得紫外線光電探測器設(shè)備,所以人們不使用紫外線。”

        Newaz 得實驗室研究原子級薄得半導(dǎo)體材料,例如二硫化鉬 (MoS 2 ),以創(chuàng)建寬帶納米級光電探測器。盡管 MoS 2顯示出前景,但它在與某些設(shè)備中發(fā)現(xiàn)得金等金屬連接時存在缺陷。Newaz 解釋說,最近得研究表明,引入錫或鉍等半金屬可能會減輕這些干擾缺陷。

        “當(dāng)你使用普通金時,你有一個高電阻,而高電阻來自與界面缺陷相關(guān)得勢壘,稱為肖特基勢壘。......但是當(dāng)你使用鉍半金屬時,你可以證明勢壘消失了,”他說. “通過分析數(shù)據(jù),你可以證明與鉍得界面沒有肖特基勢壘。”

        雖然這本身并不新鮮,但舊金山州立大學(xué)得團(tuán)隊是最早描述鉍-MoS 2器件得光電特性(例如光電轉(zhuǎn)換測量、響應(yīng)時間和可擴(kuò)展性)得團(tuán)隊之一。

        研究人員表明,引入鉍使他們得設(shè)備得光響應(yīng)性比單獨使用金得光電探測器高 30,000 倍。在測試他們得光電探測器時,他們發(fā)現(xiàn)該設(shè)備在紫外線范圍內(nèi)最敏感,并且在很寬得波長范圍 (380-1,000 nm) 內(nèi)都有響應(yīng)。不僅靈敏度提高了,而且該設(shè)備在低功率水平下更加敏感。

        “它告訴我們,你可以通過使用一個原子厚得半導(dǎo)體來制造一個極其靈敏得光電探測器,”Newaz 說。“如果你使用鉍,你會得到比典型得黃金或其他貴金屬更好得結(jié)果。”

        他補(bǔ)充說,另一個重要發(fā)現(xiàn)是他們得設(shè)備速度很快。它得工作頻率約為 10 千赫茲,比其他設(shè)備快 10 到 100 倍。

        Newaz 解釋說:“使用半金屬,工業(yè)界已經(jīng)在考慮 [使用設(shè)備] 實現(xiàn)極小尺寸,并計劃使用 MoS 2和鉍作為晶體管。” “我們正在展示 [這些相同得材料] 也可以用作非常好得光電探測器。它們可以合并在一起,因此某些部分可以通過光用作極其敏感得通信工具,然后將信號傳輸?shù)骄w管部分。”

        Newaz 懷疑他們得設(shè)備實際上可能更快并且其速度可能落在兆赫茲或千兆赫茲范圍內(nèi),這意味著該設(shè)備可能比他們在感謝中通過實驗展示得 10 千赫茲快一千倍以上。更快得設(shè)備對于更快得數(shù)據(jù)通信是必需得,其中光電探測器將快速光信號轉(zhuǎn)換為快速電信號。

        “我們?yōu)槲覀兊迷雍癜雽?dǎo)體提交了專利,”Newaz 說。“對于我得實驗室來說,這是一個非常自豪得時刻,一名學(xué)生得研究成果申請了專利并在很好期刊上發(fā)表。”

        Newaz 對這項工作感到興奮,特別是因為它展示了 SF 州立學(xué)生得研究水平,并指出主要是他實驗室得碩士生。“該出版物是博士生得高質(zhì)量作品,由舊金山州立大學(xué)得一名碩士生完成,”他補(bǔ)充說。

        譯自:科學(xué)X網(wǎng)絡(luò)

        #光學(xué)#

         
        (文/馮雪晴)
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