Diseño de fotodetector basado en metasuperficie con factor de calidad alto
Autores: Ki, Yu Geun; Jeon, Hyeon Woo; Kim, Soo Jin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Diseño de fotodetector basado en metasuperficie con factor de calidad alto
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Ajuste fino de longitudes de onda
Resonancia de alta Q
Fotodetectores a escala nanométrica
Efectos ópticos
Propiedades eléctricas
Semiconductor
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 45
Citaciones: Sin citaciones
La capacidad de ajustar finamente longitudes de onda en una resonancia de alta Q se ha aplicado a diversas aplicaciones ópticas, en particular al desarrollo de fotodetectores nanométricos y ultradelgados que realizan sensores ópticos de próxima generación. Sin embargo, el diseño de una superficie nanopatrón en un fotodetector para inducir efectos ópticos intrigantes inevitablemente deteriora las propiedades eléctricas debido al aumento de la rugosidad y defectos, que causan una recombinación significativa de los portadores fotogenerados. Además, la absorción de luz en un semiconductor disminuye fundamentalmente el factor Q de una resonancia y limita en última instancia la nitidez espectral. Por lo tanto, existe un equilibrio entre las aplicaciones de la nano-óptica para el control preciso de longitudes de onda y la plataforma madura del fotodetector para la estabilidad eléctrica. En este trabajo, proponemos un tipo alternativo de diseño óptico para un fotodetector al desacoplar de manera efectiva la funcionalidad de la nano-óptica para resonancias de alta Q y las propiedades eléctricas de los semiconductores para la extracción de fotocarriers eficientes. Al equilibrar de manera óptima la pérdida de radiación dispersa en una resonancia de alta Q y la pérdida de absorción en un semiconductor, logramos un fotodetector basado en nano-óptica con absorción de alta Q y detección de polarización sin un deterioro significativo en las propiedades eléctricas. Creemos que la regla de diseño sugerida puede aplicarse de manera efectiva para la realización de fotodetectores nanométricos emergentes para diversas aplicaciones de sensores ópticos de próxima generación.
Descripción
La capacidad de ajustar finamente longitudes de onda en una resonancia de alta Q se ha aplicado a diversas aplicaciones ópticas, en particular al desarrollo de fotodetectores nanométricos y ultradelgados que realizan sensores ópticos de próxima generación. Sin embargo, el diseño de una superficie nanopatrón en un fotodetector para inducir efectos ópticos intrigantes inevitablemente deteriora las propiedades eléctricas debido al aumento de la rugosidad y defectos, que causan una recombinación significativa de los portadores fotogenerados. Además, la absorción de luz en un semiconductor disminuye fundamentalmente el factor Q de una resonancia y limita en última instancia la nitidez espectral. Por lo tanto, existe un equilibrio entre las aplicaciones de la nano-óptica para el control preciso de longitudes de onda y la plataforma madura del fotodetector para la estabilidad eléctrica. En este trabajo, proponemos un tipo alternativo de diseño óptico para un fotodetector al desacoplar de manera efectiva la funcionalidad de la nano-óptica para resonancias de alta Q y las propiedades eléctricas de los semiconductores para la extracción de fotocarriers eficientes. Al equilibrar de manera óptima la pérdida de radiación dispersa en una resonancia de alta Q y la pérdida de absorción en un semiconductor, logramos un fotodetector basado en nano-óptica con absorción de alta Q y detección de polarización sin un deterioro significativo en las propiedades eléctricas. Creemos que la regla de diseño sugerida puede aplicarse de manera efectiva para la realización de fotodetectores nanométricos emergentes para diversas aplicaciones de sensores ópticos de próxima generación.