超模杂化：一种利用小于0.05 μm³非晶吸收体积实现创纪录肖特基探测灵敏度的材料无关途径
光学
2020-12-30 v1 应用物理
摘要
肖特基光电探测器因与CMOS兼容的光子集成电路具有吸引力，但光子吸收与热载流子发射之间的权衡常损害探测保真度与灵敏度。本文报道一种基于杂化的波导效应，可将导波肖特基探测的灵敏度提升200倍以上。通过杂化由非对称耦合等离子体纳米结构导引的超模，即使光吸收区厚度仅几纳米，光与物质相互作用也能显著增强，从而首次实现吸收与发射效率的同时优化。利用吸收体积仅0.031 μm³的非晶基有源结，我们的探测器实现了-55 dBm的创纪录实验灵敏度，接近吸收区大36倍以上的晶基Ge探测器水平。在不使用晶体材料的情况下，于小器件体积内最大化场重叠并提升光电探测保真度的能力，为改进后道互连、单光子探测与二维光电子学铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2009.12481,
title = {Supermode hybridization: a material-independent route towards record Schottky detection sensitivity using <0.05 {\mu}m3 amorphous absorber volume},
author = {Charles Lin and Pohan Chang and Amr S. Helmy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.12481},
year = {2020}
}
备注
26 pages, 5 figures