基于表面等离子体共振增强的二硫化钼光电探测器

近几年,具有层状结构的二维纳米材料,如石墨烯、过渡金属硫化物、氮化硼等,因其新奇的物理特性,引起了研究人员的广泛关注。相对于零带隙的石墨烯,二硫化钼禁带宽度在1.2~1.8电子伏特之间,对可见光有很强的光响应。因此,二硫化钼在光电子领域具有极大的潜力。然而,基于超薄二维材料的光电探测器,光吸收效率较低,极大的限制了其在光电探测等方面的应用。

中科院上海技术物理所红外物理国家重点实验室苗金水及合作者通过对多层二硫化钼进行纳米金阵列修饰,基于表面等离子体共振增强效应,操控了入射光的流动和分布,显著提高了二硫化钼光电探测器的光响应率,该方法为获得高响应率的光电探测器提供了参考。相关结果发表在Small上。

该研究团队利用电子束光刻技术,在背栅二硫化钼场效应晶体管上制备具有周期结构的纳米金阵列。纳米金阵列的共聚焦显微光吸收谱在632纳米左右,说明该金阵列在红光区域具有很好的共振吸收。同时,该研究团队观察光电探测器对不同激发波长的光电响应。研究发现,此类型的光电探测器对波长为632纳米的红光有显著的光响应,与光吸收谱一致。理论模拟表明,纳米金阵列能有效的将入射光局域在阵列周围,增强金阵列下的二硫化钼光吸收层的光场分布,从而能有效的提高二硫化钼光电探测器的光吸收效率,增强探测器的光响应率。表面等离子体共振增强二硫化钼光电探测器光响应率的实现,为新型二维材料等离子体效应光电器件的研究提供了新的思路。Untitled

 

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