由角度不敏感的塔姆等离子体激元赋能的大角度高性能光电探测器
光学
2026-05-20 v1
摘要
塔姆等离子体激元（TPPs）——局域在金属与光子晶体（PhC）界面的光学模式——为平面光电器件中的光场局域提供了一个多功能平台。然而，它们在光电探测器和太阳能电池等角度敏感应用中的实现受到光强角度色散的阻碍。在这项工作中，我们提出了一种通过集成双曲超材料（HMMs）来调控光子晶体色散特性以克服这一限制的策略。利用传输矩阵法和有效介质理论，我们证明该 HMM 在通信波长范围内表现出 I 型双曲色散。这使得光子带隙的角度依赖性能够补偿 TPP 模式固有的蓝移，从而在宽入射角范围内将共振有效锚定在 1550 nm。器件性能采用 Fowler 内光电发射模型进行评估，得到 17.5 mA/W 的正入射响应度。值得注意的是，对于 TM 偏振光，在 60 度入射角时响应度仅下降 10%——这比传统全介质光子晶体结构（其性能衰减超过 86%）有了显著改善。我们的发现确立了 HMM 工程化的 TPPs 作为大角度高性能光电探测器的有前景平台，并为有源等离子体和光电器件中的色散工程开辟了新方向。
引用
@article{arxiv.2605.19432,
title = {Wide-angle high-performance photodetector empowered by angle-insensitive Tamm plasmon polariton},
author = {Yurii V. Konov and Rashid G. Bikbaev and Feng Wu and Ivan V. Timofeev},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.19432},
year = {2026}
}