基于等离激元纳米结构非对称集成的二维材料自驱动光响应增强的研究进展(特邀)

金属-二维材料-金属是最常见的二维材料光探测器件的结构.由于结构简单、易于集成,该类器件受到最广泛的关注和研究.其自驱动光探测的模式具有很低的暗电流,有望成为高性能红外探测的新途径.然而金属-二维材料-金属的自驱动光探测存在两个瓶颈问题:(1)反对称的金属-二维材料结区引起的泛光照射下光响应的抵消;(2)二维材料有限光吸收导致的低响应率.文中介绍了利用等离激元纳米结构的非对称集成引入非对称的光耦合,从而打破泛光照射下二维材料与两端电极接触区域产生的光电流的对称性,实现净的自驱动光响应;同时利用等离激元纳米结构产生的局域强光场提高二维材料光吸收率和光响应率的一系列研究进展.在石墨烯等离激元纳米谐振腔复合结构中,实现两个电极附近的光响应对比度超过100倍,突破了对称光耦合导致的光响应抵消的难题.由于具有将入射光耦合成局域模式的优越能力,等离激元纳米谐振腔比亚波长金属光栅更有效地提高石墨烯响应率一个数量级以上.