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2D単層半導体を用いた低損失複合フォトニックプラットフォーム

Nature Photonics 14, 4 doi: 10.1038/s41566-020-0590-4

遷移金属ジカルコゲニド(TMD)の光学特性は、励起子共鳴近傍のドーピングによって劇的に変化することが知られている。しかし、励起子共鳴から大きく離れた波長におけるTMDの光学特性へのドーピングの影響についてはほとんどわかっていない。そうした領域では、TMDは透明であるため、フォトニック回路に利用できる可能性がある。我々は、単層二硫化タングステン(WS2)を窒化シリコンフォトニック構造に集積して単層WS2との光物質相互作用を増強することによって、近赤外波長(透明領域深部)における単層WS2の強い電界屈折率応答を実証する。我々は、吸収変化に対するドーピング誘起位相変化(|Δnk|)が約125であり、Siや、Si上のIII–V族などのシリコンフォトニック変調器によく使用される材料で観測される|Δnk|よりも著しく高くなると同時に、挿入損失が無視できるほど小さいことを示す。 

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