Un photodétecteur IR à plasmon de surfaces

27 juillet 2010 par Optro & Défense | Print Un photodétecteur IR à plasmon de surfaces

Des chercheurs de l’Institut Polytechnique Rensselaer de l’état de New York (à 280 km de Boston) ont mis au point un photodétecteur infrarouge à plasmon de surfaces. Cette microlentille nanotechnologique s’avère être deux fois plus puissante que les photodétecteurs actuels et pourrait conduire à une nouvelle génération de caméras infrarouge ultra-puissantes pour l’observation satellite, les dispositifs de vision nocturne ou encore l’imagerie médicale. Avec quelques améliorations, les chercheurs s’attendent à ce que cette nouvelle technologie puisse être en mesure d’améliorer ce  rendement jusqu’à 20 fois.

Au lieu d’utiliser le mélange Mercure-Cadmium-Tellure, les chercheurs ont recouvert la surface d’un photodétecteur infrarouge d’environ 50 nm d’or qu’ils ont percé de trous d’environ 1,6 micron de diamètre et de 1 micron de profondeur. En faisant focaliser la lumière dans ces mini-trous vers les puits quantiques, plus de photons sont absorbés, donc convertis en électrons par la structure semi-conductrice InAs à puits quantiques.

Cette structure facilite en fait une interaction forte plasmons de surface/puits quantiques, conduisant à une amélioration de 130% de la réponse infrarouge au niveau de la résonance plasmonique. Financés par l’US Air Force Office of Scientific Research, les chercheurs ont travaillées sur deux mécanismes clés pour l’amélioration des performances:

  • la conception optimisée des trous d’or qui permet un couplage efficace de la lumière de l’extrême-champ à un mode localisé plasmoniques.
  • la correspondance spatiale des couches de semi-conducteurs avec la fonction d’onde du mode plasmonique.

En outre, le traitement de surface se prête à la fabrication à grande échelle et, surtout, ne se dégrade pas le bruit intrinsèque de la cellule photoélectrique, sans non plus impacter sur le temps de réponse de l’appareil. Pour faire simple, l’effet est semblable au fait de couvrir chaque petit puits avec une lentille, mais sans le poids supplémentaire, et moins les tracas et les coûts d’installation et le calibrage des millions de verres microscopiques!

Source :
Institut Polytechnique Rensselaer

Article du 20 avril 2010 paru dans Nano Letters: “A Surface Plasmon Enhanced Infrared Photodetector Based on InAs Quantum Dots”

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