等离激元纳米谐振腔非对称集成的石墨烯红外探测器件

等离激元纳米谐振腔非对称集成的石墨烯红外探测器件

为解决这一难题，上海技物所红外物理国家重点实验室周靖、陈效双和陆卫研究员团队提出了等离激元纳米谐振腔非对称集成的金属-低维材料-金属器件，并对其红外光响应进行了研究。以最常见的石墨烯为例，研究组把等离激元纳米谐振腔与金属-石墨烯-金属的光探测结构进行非对称集成，实现两端石墨烯-电极交界处光响应105倍的差距（图1（b，c）），以及泛光照射下器件整体的显著净响应。该复合结构比一般等离激元耦合光栅对于石墨烯光响应的提升高出1个量级（图1（d，e））。此外，光响应谱能够通过结构参数自由调控（图1（a，b））；响应时间小于几个微秒（图1（c，d））；等离激元纳米谐振腔的一部分同时作为栅极能够对石墨烯的光响应进行有效调控。

图2. （a）不同线宽的光学天线阵列的SEM照片。（b）由不同线宽的光学天线构成的等离激元纳米谐振腔诱导的石墨烯红外光响应谱。（c）10 kHz调制下1.55微米入射光激发的光响应波形。（d）30 kHz调制下1.55微米入射光激发的光响应波形。