Акустическим графеновым плазмонам открывается путь в оптоэлектронику

24 март, 2021 - 12:55

Акустическим графеновым плазмонам открывается путь в оптоэлектронику

Исследователи из Корейского института успехов науки и техники (KAIST) успешно показали, что сверхсжатые электромагнитные поля внутри очень тонкой диэлектрической прослойки между графеном и металлом — акустические графеновые плазмоны (AGP) — можно напрямую наблюдать с помощью методов оптической микроскопии ближнего поля. Полученные результаты были опубликованы в журнале Nature Communications.

Прежде считалось, что из-за сильного сжатия оптических волн внутри нанометровых структур интенсивность электромагнитных полей вне устройства достаточна лишь для косвенных методов визуализации AGP, таких как инфракрасная спектроскопия в дальней зоне и картография фототоков.

Бросив вызов этим ограничениями, исследователи KAIST применили передовые методы нанопроизводства и высокочувствительный сканирующий ближнепольный оптический микроскоп рассеивающего типа (s-SNOM) для прямого измерения оптических полей волн AGP, распространяющихся в волноводе нанометровой толщины, и впервые визуализировали тысячекратное сжатие света среднего ИК-диапазона. Они показали, что AGP можно обнаружить даже несмотря на то, что наибольшая часть их энергии сосредоточена внутри диэлектрика, под слоем графена.

По сравнению с поверхностным плазмоном графена в аналогичных условиях, исследованная мода AGP оказалась в 2,3 раза более ограниченной объёмно и имела в 1,4 раза более высокий КПД в терминах нормализованной длины распространения.

Исследование показало, что сконцентрированные в диэлектрике AGP менее, чем поверхностные плазмоны чувствительны к потерям в графене. Благодаря этому AGP имеют шансы стать многообещающей платформой для оптоэлектронного графенового оборудования с электрическим управлением, такого как метаповерхности, оптические коммутаторы, фотоэлектрические устройства и пр.