Предложен метод объединения плазмонных нанофотонных цепей с интегральными схемами

27 июль, 2009 - 14:16Леонід Бараш

Независимый исследовательский институт IMEC (Бельгия) сообщил о методе, позволяющем объединить высокоскоростную КМОП-электронику и нанофотонные цепи, базирующиеся на плазмонных эффектах.

Использующая металлы нанофотоника (плазмоника) может «сжать» свет в нанометровых структурах, которые намного меньше традиционных оптических компонентов. Плазмонная технология, находящаяся сегодня все еще на стадии экспериментов, может быть использована в будущих приложениях, таких как оптические нанометровые связи в высокопроизводительных компьютерных чипах, высокочувствительные молекулярные датчики и эффективные тонкопленочные солнечные элементы.

Оптические свойства наноструктурированных металлов очень привлекательны для использования в нанофотонных приложениях. Когда такие наноструктуры облучаются видимым светом близким к инфракрасной области, возбуждение коллективных колебаний электронов проводимости, называемое поверхностными плазмонами, создает сильные оптические резонансы. Более того, поверхностные плазмоны способны захватывать, проводить и фокусировать электромагнитную энергию в субволновых масштабах, т. е. меньших, чем дифракционный предел. Это отличает их от обычных диэлектрических световодов, размеры которых ограничиваются длиной волны света и которые не могут быть уменьшены до десятков нанометров – размеров компонентов сегодняшних наноэлектронных интегральных схем.

Нанометровые плазмонные цепи обеспечат массовую параллельную маршрутизацию оптической информации в ИС. Но в итоге, данные в оптической форме должны быть преобразованы в электрические сигналы. Чтобы сделать такую ИС, нужно объединить высокоскоростную КМОП-электронику и плазмонные цепи с помощью интерфейсов, которые связывают сигналы из плазмонных волноводов и электронные устройства.

В качестве шага на этом пути исследователи из IMEC продемонстрировали электрическую регистрацию коротковолновых поверхностных плазмонных поляритонов (связанных со светом поверхностных плазмонов) в плазмонном волноводе на основе металл-диэлектрик-металл. Регистрация была осущесвлена посредством встроенного в металлический плазмонный волновод фотодетектора. Поскольку волновод и фотодетектор имели сравнимые размеры, наблюдалось эффективное связывание поверхностных плазмонов в фотодетекторе и сверхбыстрый ответ.

В IMEC было проведено ряд экспериментов, которые однозначно продемонстрировали эту электрическую регистрацию. Экспериментально полученная зависимость поляризации от длины волновода и измеренный спектральный ответ соответствовали теоретическим предсказаниям. Эти результаты прокладывают дорогу к объединению наномерных плазмонных цепей и высокоскоростной электроники.