巴塞罗那科技学院--等离子天线耦合到双曲线声子-极化子用于石墨烯进行灵敏、快速的中红外光电检测

集成和操纵范德华异质结构的纳米光电特性，可以为光电检测和传感提供前所未有的平台。红外光电探测器的主要挑战是如何将光聚集到一个小的纳米活性区域中，并有效地将其转换为电信号。在这里，我们通过将等离激元天线与六角形BN中的双曲声子-极化子有效耦合，将中红外光高度集中到石墨烯pn结中，克服了这些挑战。我们通过器件的几何形状来平衡石墨烯的吸收，导电和导热之间的相互作用。这种方法产生了卓越的设备性能，其中包括室温高灵敏度和17纳秒的快速上升时间(设置受限)，因此实现了目前最先进的石墨烯和商用中红外探测器所没有的组合。我们还开发了一个多物理场模型，该模型与实验结果显示出很好的定量一致性，并揭示了对我们光响应的不同贡献，从而为进一步改进这些类型的光电探测器（甚至超出了中红外范围）铺平了道路。

Fig. 1 装置原理图和工作原理。

Fig. 2 光电流的产生和光谱光响应。

Fig. 3增强吸收光谱。

Fig. 4模拟的响应度和NEP与天线和H形门的几何形状的相关性。

Fig. 5 光检测速度和功率依赖性。

相关研究成果于2020年由巴塞罗那科技学院Frank H. L. Koppens课题组，发表在Nature Communications (https://doi.org/10.1038/s41467-020-18544-z)上。原文：Plasmonic antenna coupling to hyperbolic phonon-polaritons for sensitive and fast mid-infrared photodetection with graphene。