原创 美研究人员称等离激元半导体实现突破，隐形斗篷有望成真

据美国能源部(DOE)下属机构劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)的研究人员表示，等离激元(Plasmonic)半导体有望使光量子和电子的耦合变得容易，这将为电子学带来革命性的改变。

等离子体(Plasmon) 是一对自由电子结合成为准粒子进入波表面传播时的波峰，可使这对自由电子的频率与附带的光量子频率匹配，从而使电子等离子和光量子形成谐振而耦合。如果由伯克利实验室预测的这种局部表面等离子体实现共振的话，就可以实现电子互连中的信号传播速度加速到光速，用于激光和传感器的片上透镜，新一代超高效等离激元LED，新一代超灵敏度生化探测器，以及可弯曲周围物体光路的特异材料。这种超材料可以用来制成隐形斗篷(电子工程专辑版权所有，谢绝转载)。

在此之前的等离激元器件都只以介于金属和绝缘体(电介质)之间的界面为基础制作。但根据伯克利实验室的这项新的研究成果称，许多常见的半导体也可通过工艺加工而可以传输等离子体。该实验室的报告中也称，在掺杂空穴的半导体纳米晶体——量子点中，实现了表面等离子体共振。

“掺杂半导体量子点开启了量子—电子强耦合性质为了应用的可能性，这对光捕获、非线性光学和量子信息处理都将产生影响。”伯克利实验室负责人Paul Alivisatos说。

通过空穴掺杂铜硫P型载流子的量子约束效应来调节电子性质，使表面等离子体共振的频率在近红外波段。研究人员表示，量子和电子之间的强耦合模式，可以用于极大地提高太阳能光伏和人工光合作用的光激发作用。下一步，研究小组将用铜硒和锗(原文为quermanium)碲化物半导体试验，并分别测量用该材料制造的太阳能电池和存储器件的预期增值(电子工程专辑版权所有，谢绝转载)。

透射电子显微镜图片展示了三个量子点的样本，平均尺寸为a.2.4nm，b.3.6 nm，c.5.8nm

注：

由于在制造纳米光子集成线路上的无限潜力，基于表面等离激元(Surface Plasmon)的纳米光子学，即表面等离激元学(Plasmonics)，受到了全球庞大的微电子工业的广泛关注(电子工程专辑版权所有，谢绝转载)。

传统光子学元件的尺寸往往限制在微米以上，但能工作在上百太赫兹(10～12 Hz)的频率，运行速度极快；而微电子元件的尺寸已能缩小到几十纳米，却最高只能工作在吉赫兹(10～9 Hz)频率，运行速度相对较慢。如果能将光子线路整合到微电子线路中，将有可能大大提高传统微电子芯片的处理速度。但是，光子学元件和微电子元件的尺寸差 距极大地妨碍了它们的整合，从而阻碍了利用光子学元件提高微电子线路运行速度的可能。正因为此，基于表面等离激元的纳米光子集成线路成为了解决这个尺寸匹 配问题的关键因素。为了实现表面等离激元纳米光子集成线路，我们需要那些与基本的微电子元件相对应的表面等离激元元件。到目前为止，这方面的突破性工作都集中在被动型表面等离激元元件，例如等离激元波导，谐振器和耦合器。而关于主动型表面等离激元元件的研究却十分有限，例如表面等离激元调制器和开关。

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