Imec converteert plasmonsignaal naar stroompje

5 mei 2009

Imec heeft een fotodetector in een metalen plasmongolfgeleider geïntegreerd en laten zien dat hiermee ingesloten oppervlakteplasmon-polaritonen (surface plasmon polaritons, SPP’s) van korte golflengte gedetecteerd kunnen worden. Het Leuvense onderzoek zet de deur weer wat verder op een kier naar een versmelting van CMos-technologie met nanofotonica. Dat maakt de weg vrij voor supersnelle chipinterconnects, maar gevoeligere sensoren behoren ook tot de mogelijkheden.

Plasmonen zijn collectieve oscillaties van de elektronenzee in het kristalrooster van een metaal. Aan het grensvlak tussen een metaal en een diëlektricum kunnen ze koppelen met fotonen en vormen dan de zogenaamde oppervlakteplasmon-polaritonen. Deze zijn zeer geschikt om energie of informatie in te verpakken en mee te vervoeren. Dat heeft te maken met de diffractielimiet. ‘Normale’ optische golfgeleiders van louter diëlektrica zijn beperkt in de golflengte van licht dat zij ‘vervoeren’. SPP-golfgeleiders van een diëlektricum gesandwicht tussen metalen kunnen veel kleinere golflengtes aan. Daarom kunnen ze veel kleiner worden gemaakt.

Het blijft echter noodzakelijk SPP’s op een zeker moment naar een elektrisch signaal om te zetten. Daar voorziet Imecs onderzoek in. Door de fotodetector in de op goud gebaseerde plasmongolfgeleider te integreren, verkregen de Leuvenaren de noodzakelijke ultrasnelle responstijd voor de signaalomzetting.

Imec toonde de correcte werking van zijn ‘plasmondetector’ aan door een laser over een plasmongolfgeleider te laten scannen (links). Op het moment dat de laser de sleuf raakt, worden er plasmons gegenereerd die op hun beurt een fotostroom in de detector opwekken (rechts) – maar dat mag alleen gebeuren als het licht de juiste polarisatierichting heeft. In dit voorbeeld is dat de ‘rode’ richting; de blauwe geeft geen respons.

Paul van Gerven

Terug naar overzicht