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首页>> news>> 2024年04月组内文献阅读汇报



波导集成的MoTe2 p-i-n同质结光电探测器


在硅光子结构上集成2D材料被认为是解决硅光子学中缺乏电信波段光探测问题的一种很有前途的策略。在以往报道的工作中,已经实现了多个硅芯片集成的2D材料光电探测器,采用的是光电导机制,这不利于降低暗电流和功耗,提高响应速度和光探测率。与光电导机制相比,利用光伏机制可以从根本上抑制暗电流,提高响应率。近日,西北工业大学甘雪涛教授团队展示了一个直接在硅光子晶体(PC)波导上制备的MoTe2 p-i-n同质结,它实现了具有超低暗电流、高响应率和快速响应速度的片上光探测。实现了0.4 A/W的有竞争力光响应率,光开/关电流比超过104和创纪录的归一化光电流/暗电流比106 mW-1。MoTe2的p-i-n同质结电容极小,载流子迁移率高,动态响应带宽接近34.0 GHz。

Waveguide-Integrated MoTe2 p – i – n Homojunction Photodetector. ACS Nano 16, 20946–20955 (2022).



报告人:白庆虎


高速紧凑的等离激元PdSe2波导集成型光电探测器


波导集成型光电探测器是集成光子电路中必不可少的元件,因为它们可以将光转换为电信号。然而,光吸收和载流子收集会显著影响器件的性能。为了解决这一问题,等离激元槽波导将光导探测器中的光能限制在亚波长范围内,增强了光吸收并提供了极短的通道来收集载流子。二维范德华层状硒化钯(PdSe2)具有窄带隙和高载流子迁移率的优点,因此将其定位为在电信波段工作的光电探测器的有利候选材料。近日,西湖大学李兰研究员,浙江大学林宏焘研究员和中科院半导体所李明研究员(共同通讯作者)等合作提出并实验验证了一种高速PdSe2-等离激元波导集成型光电探测器,其暗电流为4.5 μA,在3 V下的响应率为560.1 mA·W-1。此外,它的内量子效率为32.3%,测量的3 dB带宽为17.5 GHz。该集成型光电探测器满足光通信、微波光子学、传感和成像等各种关键应用的要求。

High-Speed Compact Plasmonic-PdSe2 Waveguide-Integrated Photodetector. ACS Photonics 10, 3494–3501 (2023).



报告人:白庆虎


Second-Harmonic Generation in Etchless Lithium Niobate Nanophotonic Waveguides with Bound States in the Continuum


连续域中的束缚态(BIC)可以实现光模式限制,并为非线性光学器件提供场增强,但目前在非线性集成光子波导中应用较少。在光子集成电路中应用BIC,可以在高折射率衬底上的低折射率波导中实现低损耗,适用于非线性材料的集成光子学。作为“光子学的硅”,LN是最受欢迎的非线性光学材料,由于其大的二阶非线性系数和宽的透明窗口,这篇文章在不刻蚀LN集成平台上,利用光子BIC实现了从通信波长到近可见波长的二次谐波高效产生的实验演示。该器件的二次谐波转换效率为0.175% W−1 cm−2,并且在 25 至 100 °C 的波长偏移仅为1.7 nm,具有优异的热稳定性。这为非线性集成光子学提供了新的可能,可以实现广泛的片上集成,如光参数产生、信号处理和量子光子学等。

Ye F, Yu Y, Xi X, et al Laser Photonics Rev. 2022, 16, 2100429.



报告人:常文瑶


Lithium niobate thin film electro-optic modulator


铌酸锂(LN)具有高电光系数、宽光学透明窗口(0.35–4.5 μm)以及优异的化学和机械稳定性,可以很好的应用于高效电光调制器。近年来出现的绝缘体上铌酸锂 (LNOI) 晶圆可用于制备 LN 集成光子器件。这篇文章提出了一种电光调制器,利用LN薄膜夹在顶部和底部Au薄膜电极之间,形成一个F-P共振腔。在外加电场作用下,由Pockels效应引起折射率变化,导致光谱共振发生位移,从而能够有效调制特定波长下反射光强度。在 ±10 V 交流电压,波长为 810 nm的p偏振光下实现了2.3%的调制幅度。这种方法不仅提供了更简单的制造工艺,而且与之前报道的基于超表面的LN电光调制器相比,提供了更大的调制幅度,为紧凑型电光调制器应用在更多方面提供更大的可能。

Liu J, Qu L, Wu W, et al Nanophotonics 2024; 13(8): 1503–1508



报告人:常文瑶


Cilia metasurfaces for electronically programmable microfluidic manipulation


纤毛抽吸是生物有机体在微观尺度上控制和操纵流体的一种强有力的策略。本文提出了依靠电子驱动的人造纤毛的主动超表面,它可以在表面附近的液体中产生任意的流动模式。此外,此电压驱动的纤毛仅在1V的驱动电压下就可以产生非互反运动,以每秒数十微米的速度驱动表面流动。纤毛单位细胞可以在局部创建一系列不同流动几何形状。通过结合这些单元结构,实现了一个活跃的纤毛超表面,可以在任何所需的表面流动模式之间产生和切换。最后,将纤毛与光能互补金属氧化物半导体(CMOS)电路集成,实现无线操作。并且使用该电路输出具有不同相位延迟的电压脉冲,以证明使用超向波提高泵浦效率。经过实验证明和理论计算证实,本文提出了一条通向精细微流体操纵的途径,应用范围从微流体泵送到微机器人运动。

Wang, W., Q.K. Liu, I. Tanasijevic, et al Nature, 2022. 605(7911): p. 681-+.



报告人:韩卓轩


A Hybrid Architecture for Programmable Meta-System Using a Few Active Elements


本文提出了一种易于集成、节能的超表面,并演示了其在无线通信中的应用。该系统采用混合架构,由可编程馈电阵列和超表面透镜组成。馈电阵列包括3个子阵列,其中有源元件掺杂无源元件,并采用互连结构,有效地将元件的数量减少三分之一。超透镜作为无源移相器来增强波束形成性能,进一步减少有源元件的数量。该系统可以在不同的模式之间切换,可以实现连续波束扫描、离散波束扫描和双波束扫描等多种功能。此外,该系统的最大功耗仅为54兆瓦,几乎可以认为是被动的。最后提出并演示了一个无线通信实验,该系统同时作为直接数字调制器和发射天线。由于低成本、高集成度以及几乎无源和可编程的特点,该系统在未来的无线通信中具有显著的应用潜力。

Wang, Z.X., J.W. Wu, H.Q. Yang, et al Laser & Photonics Reviews, 2024: p. 11.



报告人:韩卓轩


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