维也纳理工大学发明了一种新的极薄的光探测器。两种截然不同的技术首次结合:超材料和量子级联结构。
电子和光的微妙相互作用使它们在技术上如此有价值:超薄的半导体层系统可以将电压转化为光。但它们也可以反过来用作光探测器。到目前为止，要将光耦合到这些层状半导体系统中还很困难。维也纳理工大学的科学家们解决了这个问题。他们使用了超材料，这种材料由于其特殊的微观结构，能够在太赫兹范围内操纵光。
定制的半导体层
“超薄层状半导体系统有很大的优势，它们的电子特性可以非常精确地调整”，维也纳理工大学的Karl Unterrainer教授说。通过选择合适的材料，通过调整层的厚度和器件的几何形状，可以影响系统中电子的行为。这样，量子级联激光器就可以建立起来，其中电子从一层跳到另一层，每跳一次都会发射出一个光子。此外，还可以创建对特定波长具有选择性灵敏度的光探测器。
然而，问题是量子物理禁止具有一定振荡(偏振)方向的光子与半导体系统的电子相互作用。当光正面照射到层状表面时，不会影响半导体中的电子。因此，需要一种方法来旋转入射光的偏振，以便它能在半导体层中被检测到。
一个人造的蝴蝶
这可以用一种不寻常的方法来实现——用超材料。超材料具有有序的几何结构，其周期性小于入射光的波长。光线根据结构的几何形状被散射，一些波长可能被吸收，另一些被反射。蝴蝶翅膀上有趣的色彩变化正是来自于这种效果。位于半导体结构顶部的超材料能够旋转入射光的偏振，这样它就可以与内部的电子相互作用。
实验中使用的光的波长比可见光长得多:它是太赫兹或红外波段的辐射，波长约为十分之一毫米。这种辐射有重要的技术应用，例如下一代计算机技术，但很难处理这种波。
芯片上的探测器
维也纳理工大学的这一发现为将太赫兹辐射光探测器集成到芯片中提供了可能。Unterrainer解释说:“用传统的制造方法，可以建造这种探测器的大型阵列。”它们不占用太多空间:厚度在纳米量级的层足以探测光——探测器比被探测光的波长薄一千多倍。
了下:•先进的材料
