成果介绍
石墨烯由于具有片上集成、快速响应和宽带操作的能力，在长波红外(LWIR)中用于光谱和偏振传感的集成光子平台引起了极大的兴趣。然而，石墨烯由于吸收较弱，光响应率较低，因此传感性能较差。石墨烯平面内各向异性小，阻碍了其偏振探测。
有鉴于此，近日，新加坡国立大学Chengkuo Lee教授团队提出了纳米天线介导的石墨烯光电探测器(NMGPDs)，通过定制纳米天线近场分布来增强响应率，实现强烈的光响应。该器件在室温零偏置下具有6.3 V W-1的高响应率，低噪声等效功率为1.6 nW Hz-1/2。此外，通过双L形纳米天线实现人工近场各向异性，实现了偏振探测。由于不寻常的负偏振比为-1，本文提出的LWIR NMGPDs实现了低至0.05°的细微偏振角探测。为了证明LWIR NMGPDs在分子检测方面的进展，选择丙酮作为光谱传感的分析物。该器件的检测极限低至115 ppm，实时监测的快速动态气体传感响应可达6秒。这些结果揭示了该器件作为偏振和光谱传感器实时环境监测和生物医学筛查的多功能片上小型化光电平台的潜力。
图文导读
图1. NMGPDs的设计理念和主要结果。
图2. 仿真和光学测量。
图3. 器件表征。
图4. LWIR偏振测定和小偏振角微扰。
图5. 使用丙酮作为分析物的光谱传感演示。
文献信息
Zero-Bias Long-Wave Infrared Nanoantenna-Mediated Graphene Photodetector for Polarimetric and Spectroscopic Sensing
(Adv. Optical Mater., 2023, DOI:10.1002/adom.202202867)
文献链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202202867
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