Para peneliti di Universitas Toronto, dipimpin oleh Dr. Amr S. Helmy, telah mengembangkan metode baru untuk mengintegrasikan SiO elektro-optik2/ITO heterointerface menjadi logam–isolator–semikonduktor (SIM) struktur. Terobosan ini diharapkan mengarah pada pengembangan perangkat fotonik yang lebih efisien dan kompak.
“Pendekatan kami menandai pengembangan modulator pandu gelombang plasmonik yang kompatibel dengan CMOS,” kata Dr. Nasir Alfaraj, penulis utama studi tersebut dan Anggota Postdoctoral KAUST Ibn Rush di Universitas Toronto. “Hal ini akan berdampak besar pada berbagai aplikasi, termasuk telekomunikasi, penyimpanan data, dan pencitraan medis.”
Metode baru ini melibatkan penumbuhan lapisan tipis silika (SiO2) di atas ITO. Hal ini menciptakan heterointerface yang memungkinkan pengekangan cahaya yang signifikan dan modulasi elektro-optik.
“SiO2/ITO heterointerface, bersama dengan integrasi Schottky Al/SiO2 persimpangan dan tumpukan MIS, merupakan komponen kunci dari perangkat pandu gelombang optik kami,” jelas Dr. Helmy, peneliti utama di balik penelitian ini. “Ini memungkinkan kami menyesuaikan sifat optik lapisan ITO menggunakan medan listrik.”
Dalam makalah mereka yang diterbitkan di Ringan: Manufaktur Canggih, peneliti dari Departemen Teknik Elektro & Komputer Edward S. Rogers Sr. di Universitas Toronto mendemonstrasikan efektivitas metode baru mereka dengan membuat dua perangkat MIS. Perangkat pertama menggunakan SiO2/ Heterostruktur ITO ditanam pada titanium nitrida polikristalin tipis (poli-TiN) dan ditutup di sisi ITO dengan elektroda kontak film tipis aluminium (Al). Perangkat kedua adalah pandu gelombang optik yang menggabungkan lapisan ITO semikonduktif dengan SiO2 spacer dielektrik diimplementasikan pada platform silikon-on-isolator (SOI).
Charles Chih-Chin Lin, salah satu penulis penelitian ini, berkomentar, “Penelitian ini menandai kemajuan yang signifikan dalam bidang plasmonik. Kami percaya bahwa hal ini berpotensi merevolusi cara kami merancang dan membuat perangkat fotonik.”
Swati Rajput, salah satu penulis penelitian ini, menambahkan, “Pengembangan pandu gelombang plasmonik yang kompatibel dengan CMOS merupakan langkah penting dalam mewujudkan perangkat optik generasi berikutnya. Penelitian kami memberikan jalan yang menjanjikan untuk mencapai tujuan ini.”
Sherif Nasif, rekan penulis ketiga studi ini, mengatakan, “Kami sangat senang dengan potensi penerapan teknologi ini. teknologi. Kami membayangkan masa depan di mana pandu gelombang plasmonik memainkan peran penting dalam berbagai industri, termasuk telekomunikasi, layanan kesehatan, dan manufaktur.”
Metode baru peneliti mengatasi tantangan dalam mengintegrasikan struktur plasmonik ke dalam teknologi CMOS dengan memanfaatkan SiO2/ITO heterointerface. ITO adalah oksida konduktif transparan yang kompatibel dengan teknologi CMOS. SiO2 merupakan bahan dielektrik yang umum digunakan pada perangkat CMOS. SiO2/ITO heterointerface menyediakan medan listrik yang kuat yang dapat digunakan untuk memodulasi propagasi cahaya dalam pandu gelombang plasmonik.
Kedua perangkat menunjukkan kinerja luar biasa. Pandu gelombang modulasi cahaya memiliki rasio kepunahan (ER) lebih besar dari 1 dB/µm dan kehilangan penyisipan (IL) kurang dari 0.13 dB/µm untuk panjang pandu gelombang 10 µm. Perangkat kedua mencapai modulasi amplitudo amplitudo, fase, atau 4 kuadratur.
Penelitian tim ini merupakan langkah maju yang signifikan dalam mengembangkan pandu gelombang plasmonik yang kompatibel dengan CMOS. Metode baru mereka berpotensi membuat pandu gelombang plasmonik lebih praktis untuk banyak aplikasi.
“Hasil kami menunjukkan potensi SiO2/ITO heterointerface untuk modulasi pandu gelombang plasmonik yang kompatibel dengan CMOS,” kata Dr. Alfaraj. “Kami yakin teknologi ini dapat digunakan untuk mengembangkan perangkat fotonik generasi baru.”
“Kami sangat gembira dengan potensi teknologi baru ini,” kata Dr. Helmy.