Circuitos fotónicos, que utilizan la luz para transmitir señales, son notablemente más rápidos que los circuitos electrónicos. Desafortunadamente, también son más grandes. Es difícil localizar la luz visible por debajo de su límite de difracción, alrededor de 200-300 nanómetros, y a medida que los componentes de los semiconductores electrónicos se han reducido a la escala nanométrica, la limitación del tamaño del circuito fotónico ha dado a los circuitos electrónicos una ventaja significativa, a pesar de la discrepancia de velocidad.

Ahora, los investigadores de la Universidad de Rochester han demostrado un logro clave en la reducción de los dispositivos fotónicos por debajo del límite de difracción, un paso necesario en el camino para hacer que los circuitos fotónicos sean competitivos con la tecnología actual. Los científicos desarrollaron un fotodetector a nanoescala que utiliza el material común disulfuro de molibdeno para detectar plasmones ópticos (oscilaciones en movimiento de electrones por debajo del límite de difracción) y demostraron con éxito que la luz puede conducir una corriente utilizando un nanoalambre de plata.

"Nuestros dispositivos son un paso hacia la miniaturización por debajo del límite de difracción, "dijo Kenneth Goodfellow, estudiante de posgrado en el laboratorio del Grupo de Optoelectrónica Cuántica y Metrología Óptica, El Instituto de Óptica, Universidad de Rochester, Nueva York. "Es un paso hacia el uso de la luz para conducir, o, al menos complementar los circuitos electrónicos para una transferencia de información más rápida ".

El equipo presentará su trabajo en Frontiers in Optics, La reunión y conferencia anual de la Optical Society en San José, California, ESTADOS UNIDOS, el 22 de octubre de 2015.

El dispositivo amplía el trabajo anterior que demuestra que la luz podría transmitirse a lo largo de un nanoalambre de plata como un plasmón y volver a emitirse en el otro extremo. que estaba cubierto con escamas atómicamente delgadas de disulfuro de molibdeno (MoS2). Cuando se vuelve a emitir, la luz correspondía a la banda prohibida de MoS2, en lugar de únicamente a la longitud de onda del láser, demostrando que los plasmones empujaron efectivamente los electrones en MoS2 a un estado de energía diferente.

"La siguiente idea natural sería ver si este tipo de dispositivo podría usarse como fotodetector, "Dijo Goodfellow.

Para hacer esto, el grupo transfirió un nanoalambre de plata recubierto en un extremo con MoS2 sobre un sustrato de silicio y depositó contactos de metal en ese mismo extremo con litografía por haz de electrones. Luego conectaron el dispositivo al equipo para controlar su sesgo, o fijo, voltaje y medir la corriente que lo atraviesa.

Cuando el extremo descubierto del cable se expuso a un láser, la energía se convirtió en plasmones, una forma de onda electromagnética que viaja a través de oscilaciones en la densidad de electrones. Esta energía excitó electrónicamente un electrón una vez que alcanzó el extremo cubierto de disulfuro de molibdeno, generando efectivamente una corriente.

Al escanear el cable bit a bit con un láser, un proceso conocido como escaneo de trama, los investigadores pudieron medir la corriente en cada punto a lo largo del cable. descubriendo que era sensible a la polarización de la luz entrante y estaba en su punto más fuerte cuando la luz estaba polarizada en paralelo al cable. También encontraron que el dispositivo era sensible a la longitud de onda de excitación del láser, y el rendimiento fue limitado en longitudes de onda más cortas debido a la propagación ineficaz del plasmón y en longitudes de onda más largas debido a la banda prohibida del disulfuro de molibdeno.

"Los circuitos fotónicos completos están en el futuro, pero este trabajo ayuda a alimentar el esfuerzo actual, "Dijo Goodfellow.

El trabajo futuro del grupo incluye reducir la contaminación potencial en el ensamblaje del dispositivo mediante la transición a una transferencia seca completa de cables y MoS2 a electrodos prefabricados. además de obtener un mejor control del proceso de dopaje MoS2 para agregar portadores de carga adicionales y mejorar la eficiencia del dispositivo.