AMO

Hohe Empfindlichkeit und geringer Stromverbrauch in Graphen-basierten Photodetektoren

Forscher von AMO GmbH, ICFO- Institut de Ciencies Fotoniques, RWTH Aachen und Bergishe Universität Wuppertal haben einen neuartigen Ansatz für Graphen-basierte Photodetektoren entwickelt, der es erlaubt, hohe Empfindlichkeit und niedrigen Stromverbrauch zu kombinieren und damit eine der größten Einschränkungen moderner Graphen-basierter Photodetektoren zu umgehen – nämlich den hohen Stromverbrauch, der durch ihre großen Dunkelströme verursacht wird.

Die Strategie besteht darin, eine durch kolloidale Quantenpunkte (CQD) gebildete Absorptionsschicht zur Photosensibilisierung von Metall-Isolator-Graphen (MIG)-Dioden zu verwenden. Wenn Licht auf das MIG/QD-Bauelement trifft, wird ein Teil des Lichts absorbiert und erzeugt Elektron-Loch-Paare in der CQD-Schicht. Ein Fraktion dieser fotogenerierten Ladungen wird dann auf die darunter liegende Graphenschicht übertragen und bewirkt eine Verschiebung des chemischen Potentials des Graphens. Dank der geringen Zustandsdichte des Graphens in der Nähe des Neutralitätspunkts kann diese Verschiebung relativ groß sein und eine dramatische Änderung der durch die Diode fließenden Strommenge verursachen, da diese exponentiell von der Höhe der Diodenbarriere abhängt.

Dieses neue Photodetektionsschema erlaubt Dunkelströme von Hunderten von nA bis zu wenigen μA – um Größenordnungen niedriger als andere graphenbasierte Photodetektoren – während die Empfindlichkeiten im Vergleich zu Germanium auf Silizium- und Indiumgalliumarsenid-Infrarot-Photodetektoren um fast zwei Größenordnungen höher bleiben (etwa 70A/W im Infrarot). Diese Kombination von Eigenschaften macht den Ansatz sehr attraktiv für Anwendungen, bei denen eine hohe Empfindlichkeit und ein geringer Stromverbrauch erforderlich sind.

Die Arbeit wurde auf ACS Nano.

 

Bibliographische Angaben:

Graphene–Quantum Dot Hybrid Photodetectors with Low Dark-Current Readout
D. De Fazio, B. Uzlu, I. Torre, C. Monasterio, S. Gupta, T. Khodkov, Y. Bi, Z. Wang, M. Otto, M. C. Lemme, S. Goossens, D. Neumaier, and F. H. L. Koppens
ACS Nano 2020
DOI: https://doi.org/10.1021/acsnano.0c04848
ArXiv: https://arxiv.org/abs/2005.10658

Der erste Operationsverstärker auf der Basis eines zweidimensionalen Materials

Der erste Operationsverstärker auf der Basis eines zweidimensionalen Materials 

Forscher von TU Wien,  AMO GmbH,  Pisa Universität und Bergische Universität Wuppertal haben den ersten Operationsverstärker auf der Basis des zweidimensionalen Halbleiters MoS2 realisiert und damit einen wichtigen Meilenstein auf dem Weg zur Vision einer flexiblen Elektronik auf der Basis zweidimensionaler Materialien erreicht. Dieses Ergebnis ist kürzlich in der Zeitschrift Nature Electronics erschienen.

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FOXES: Entwicklung einer emissionsfreien, tragbaren Energieversorgung für autonome Geräte

AMO GmbH ist Partner von FOXES, einem FET-Proactive Projekt, das kürzlich von der Europäischen Kommission genehmigt wurde. FOXES ist ein Akronym für “Fully Oxide-based Zero-Emission and Portable Energy Supply”. Ziel des Projekts ist die Realisierung eines emissionsfreien Energieversorgungssystems für die Stromversorgung von drahtlosen Geräten für das Internet der Dinge.

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Isolatoren für 2D-Nanoelektronik: die zu überbrückende Lücke

Ein Übersichtsartikel über eines der heikelsten Themen der zukünftigen Elektronik auf der Grundlage von 2D-Materialien

Ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Tibor Grasser und Yuri Illarionov von der TU Wien, darunter der RWTH-Professor und AMO-Direktor Max Lemme, hat einen ausführlichen Review über die aktuelle Suche nach geeigneten Isolatoren für zweidimensionale (2D) Nanoelektronik in Nature Communications veröffentlicht.

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Ein CMOS-kompatibles plasmo-photonisches Mach-Zehnder-Interferometer

Forscher der AMO GmbH und Kollegen aus dem Projekt PLASMOfab haben ein CMOS-kompatibles plasmo-photonisches Mach-Zehnder-Interferometer auf der Basis von Aluminium- und Si3N4-Wellenleitern demonstriert.

Schematische Darstellung des plasmo-photonischen Mach-Zender-Interferometers
Schematische Darstellung des plasmo-photonischen Mach-Zender-Interferometers

Die Bulk-Empfindlichkeit des Geräts ist die höchste unter allen plasmo-photonischen Gegenstücken (4764 nm/RIU) und konnte durch Optimierung der Designparameter des Interferometers weiter gesteigert werden. Darüber hinaus entspricht das Gerät den CMOS-Fertigungsstandards, wodurch es für die Serienfertigung geeignet ist.

Dieses Ergebnis wurde auf Optics Express veröffentlicht und ist Teil der größeren Anstrengungen des PLASMOfab-Projekts zur Entwicklung CMOS-kompatibler Plasmonen in einem generischen planaren Integrationsprozess als Mittel zur Konsolidierung der photonischen und elektronischen Integration.

Bibliographische Angaben:
“Ultra-sensitive refractive index sensor using CMOS plasmonic transducers on silicon photonic interferometric platform”
A. Manolis, E. Chatzianagnostou, G. Dabos, D. Ketzaki, B. Chmielak, A. L. Giesecke, C. Porschatis, P. J. Cegielski, S. Suckow, L. Markey, J.-C. Weeber, A. Dereux, S. Schrittwieser, R. Heer, N. Pleros, and D. Tsiokos, Opt. Express 28, 20992-21001 (2020).
https://doi.org/10.1364/OE.383435

Kontakt
Dr. Anna Lena Giesecke
giesecke@amo.de

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