20:38 2024-04-29 science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu

_ Proiectați strategii pentru fotodetectoare de materiale 2D îmbunătățite cu plasmoni

_ Proiectați strategii către plasmon-enhanced Fotodetectoarele cu materiale 2D

Semiconductori tradiționali, cum ar fi Si, GaAs și HgCdTe, par să nu poată face față tendinței de dezvoltare a dispozitivelor electronice care prezintă un volum ultra-mic, greutate redusă și consum redus de energie. Aceste limitări ale semiconductorilor tradiționali provin în principal din condiții complexe de creștere și medii de lucru cu temperaturi scăzute.

În ultimii ani, noi materiale bidimensionale (2D) au oferit oportunități decente de a dezvolta la temperatura camerei, de mare viteză. fotodetectori , ultra-sensibili și de bandă largă datorită structurilor lor unice și caracteristicilor fizice excelente. Cu toate acestea, grosimea atomică a materialelor 2D a adus inevitabil problema absorbției scăzute a luminii.

O soluție promițătoare este combinarea nanomaterialelor plasmonice cu materiale 2D pentru o interacțiune îmbunătățită între lumină și materie, care a devenit deja un focus de cercetare. Excitarea plasmonilor de suprafață în metalele nobile permite câmpuri electromagnetice amplificate local care pot îmbunătăți absorbția luminii în semiconductori din apropiere cu ordine de mărime. În plus, dezintegrarea plasmonilor de suprafață generează efectiv purtători fierbinți cu energie mare.

Purtătorii fierbinți injectați în materiale 2D nu numai că măresc fotocurentul colectat de electrozi, ci și extind lungimile de undă detectabile dincolo de banda interzisă a semiconductorilor.

p>

Pentru a înțelege aceste structuri și mecanisme hibride, este necesară o privire de ansamblu sistematică pentru a extrage și a rezuma strategiile de proiectare ale fotodetectorilor cu materiale 2D îmbunătățite cu plasmoni, care pot oferi îndrumări cuprinzătoare pentru clarificarea avantajelor și dezavantajelor fiecărei strategii și optimizând astfel fotodetecția asistată de plasmoni în lucrările viitoare.

Un grup de cercetare de la Southeast University a oferit o imagine de ansamblu detaliată a fotodetectorilor de materiale 2D îmbunătățite cu plasmoni, concentrându-se în principal pe clarificarea diferitelor moduri de hibridizare între nanostructurile plasmonice și materialele 2D . Mecanismele de fotodetecție îmbunătățită cu plasmoni au fost introduse în prima secțiune.

Apoi, au discutat diferite moduri de cuplare legate de structură ale sistemelor hibride, care sunt clasificate aproximativ în modul ghidat de LSPR, modul ghidat de SPP. , și, respectiv, alte moduri fotonice hibride. În cele din urmă, au subliniat pe scurt problemele care rămân de abordat și direcțiile potențiale în lucrările de cercetare viitoare.

În această revizuire, sunt rezumate strategiile actuale de proiectare care sunt adoptate pentru actualizarea îmbunătățirii plasmonice în fotodetectoarele de materiale 2D. Nanostructurile plasmonice sunt utilizate pe scară largă pe baza efectelor plasmonice induse de LSPR, fie sub formă de nanostructuri plasmonice cu un singur strat care funcționează în moduri diferite (cum ar fi contact direct, modul separat sau încorporat) sau rezonatoare plasmonice cuplate în cavitate care suportă plasmonicul în modul gol. rezonanță.

Sunt discutați factorii cheie care pot influența interacțiunea lumină-materie și caracteristicile de transport al purtătorului în fotodetectoarele hibride, inclusiv materialele, formele, aranjamentele și pozițiile nanostructurilor plasmonice.

În În plus, structurile plasmonice modelate, cum ar fi dungi, nanogapurile și rețelele susțin propagarea undelor SPP care sunt limitate la câmpul apropiat al suprafeței metalice, facilitând cuplarea energetică îmbunătățită între metal și materialele 2D pe o distanță mare de propagare.

Când sunt folosiți electrozi metalici pe bază de SPP, energia luminoasă departe de canalul materialului 2D poate fi colectată și absorbită eficient. Mai mult, este introdus și sinergismul altor structuri/materiale fotonice funcționale și fotodetectoare de materiale 2D îmbunătățite cu plasmoni, rezultând performanțe îmbunătățite și funcționalități noi.

Fotodetectoarele de materiale 2D asistate de plasmon, îmbunătățite prin strategiile de mai sus, au un potențial mare pentru a stimula progrese remarcabile în domenii largi de aplicații.

Câteva direcții potențiale de cercetare care pot fi benefice pentru dezvoltarea viitoare a Sunt propuși fotodetectori cu materiale 2D îmbunătățite cu plasmoni.

În primul rând, există încă multe aspecte care merită explorate despre structurile plasmonice. În ciuda faptului că cercetătorii au studiat deja influența parametrilor structurali (morfologia, distribuția densității etc.) asupra performanței fotodetectorilor de materiale 2D, factorii interni precum calitatea cristalului nu au fost încă pe deplin explorați.

În al doilea rând, strategiile de mai sus au raportat diferite mecanisme de lucru dominate de materialele plasmonice integrate, în timp ce modelele fizice potrivite și condițiile aplicabile pentru aceste efecte plasmonice nu au fost pe deplin clarificate, ceea ce este necesar pentru a extinde aceste concepte fascinante de la cercetarea de laborator la dispozitivele comerciale.

În al treilea rând, ingineria interfeței dintre metal și materialul 2D nu a fost pe deplin explorată în structurile hibride plasmonice/material 2D.

Lucrarea este publicată în revista Advanced Devices & Instrumentation.

(Fluierul)

Inapoi