L’informatique, le stockage et la communication photoniques constituent la base des futures puces photoniques et des réseaux neuronaux entièrement optiques. Les plasmons à l'échelle nanométrique, avec leur vitesse de réponse ultrarapide et leur volume de mode ultra réduit, jouent un rôle important dans l'intégration des puces photoniques. Cependant, en raison des limitations des matériaux et des principes fondamentaux de nombreux systèmes précédents, ils sont souvent incompatibles avec l'optoélectronique existante, et leur stabilité et leur opérabilité sont grandement compromises.
Un rapport récent dans la National Science Review décrit des recherches sur la modulation optique dynamique et réversible des plasmons de surface basées sur le transport de porteurs chauds. Cette recherche combine la réponse à grande vitesse des nanoplasmons métalliques avec la modulation optoélectronique des semi-conducteurs.
En excitant optiquement les électrons chauds, il module la densité de charge dans l’or et la conductivité des nanogaps, ce qui rend finalement la commutation réversible et ultrarapide des résonances des plasmons. Ainsi, il fournit un prototype important pour les commutateurs optoélectroniques dans les puces nanophotoniques.
Cette recherche a été dirigée par le groupe de recherche du professeur Ding Tao de l'Université de Wuhan, en collaboration avec le professeur Hongxing Xu, le professeur agrégé Li Zhou et le professeur de recherche Ti Wang, ainsi que le professeur Ququan Wang de l'Université des sciences et technologies du Sud.
L'équipe de recherche a d'abord préparé Au@Cu2-x Nanoparticules core-shell S et caractérisé leur microstructure. Les résultats expérimentaux ont montré que la méthode sol-gel peut donner Au@Cu2-x Nanoparticules cœur-coquille S avec différentes épaisseurs de coque, constituant un support idéal pour réaliser un contrôle dynamique ultra-rapide des plasmons à l'échelle nanométrique. Au@Cu2-x Les nanoparticules S sur différents substrats peuvent permettre un contrôle dynamique ultra-rapide des plasmons.
Sous irradiation laser, le pic de résonance plasmonique de Au@Cu2-x Nanoparticules S sur le SiO2 /Si le substrat présente un décalage vers le rouge, tandis que le pic de résonance plasmonique de Au@Cu2-x Les nanoparticules S sur le substrat Au présentent un décalage vers le bleu. Lorsque le laser est éteint, les pics de résonance reviennent à leurs positions initiales. Tous les processus de réglage optoélectroniques ont montré une réversibilité, une contrôlabilité et des vitesses de réponse relativement rapides.
Les spectres d'absorption transitoire (TA) et les calculs théoriques indiquent que l'excitation optique du Au@Cu2-x La structure composite plasmonique S peut provoquer le transfert des électrons chauds de Au vers Cu2-x S, entraînant une diminution de la densité électronique de Au et un décalage vers le rouge de la résonance plasmonique de surface localisée (LSPR).
En revanche, lorsque Au@Cu2-x S est placé sur un substrat Au (structure NPoM), les électrons chauds peuvent être transportés à travers le Cu2-x Couche S au substrat Au, augmentant la conductivité du nanogap et provoquant un décalage vers le bleu des polaritons plasmoniques couplés. Cette stratégie de contrôle plasmonique basée sur le transport de porteurs chauds est particulièrement adaptée à l'intégration de dispositifs optoélectroniques, fournissant des prototypes de dispositifs pour le calcul photonique et l'interconnexion.
Plus d'informations : Jiacheng Yao et al, Réglage optoélectronique des résonances des plasmons via des électrons chauds modulés optiquement, National Science Review (2023). DOI : 10.1093/nsr/nwad280
Fourni par Science China Press
