Guided-Mode Resonator Coupled with Nanocrystal Intraband Absorption

Autor: Khalili, Adrien, Weis, Mateusz, Mizrahi, Simon Gwénaël, Chu, Audrey, Dang, Tung Huu, Abadie, Claire, Gréboval, Charlie, Dabard, Corentin, Prado, Yoann, Xu, Xiang Zhen, Péronne, Emmanuel, Livache, Clément, Ithurria, Sandrine, Patriarche, Gilles, Ramade, Julien, Vincent, Grégory, Boschetto, Davide, Lhuillier, Emmanuel
Přispěvatelé: Physico-chimie et dynamique des surfaces (INSP-E6), Institut des Nanosciences de Paris (INSP), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'optique appliquée (LOA), École Nationale Supérieure de Techniques Avancées (ENSTA Paris)-École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), DOTA, ONERA, Université Paris Saclay [Palaiseau], ONERA-Université Paris-Saclay, Laboratoire de Physique et d'Etude des Matériaux (UMR 8213) (LPEM), Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Nanostructures et optique (INSP-E4), Los Alamos National Laboratory (LANL), Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N), Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Physique et Propriétés des Nanostructures PPNa (PPNa), Département Physique et Mécanique des Matériaux (Département Physique et Mécanique des Matériaux), Institut Pprime (PPRIME), Université de Poitiers-ENSMA-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Poitiers-ENSMA-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pprime (PPRIME), Université de Poitiers-ENSMA-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Poitiers-ENSMA-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-19-CE24-0022,COPIN,Détecteur plasmonique à nanoCristaux colloïdaux: une nouvelle filière pour l'OPtoélectronique INfrarouge(2019), ANR-19-CE09-0017,FRONTAL,Nanocristaux Colloïdaux Dopés Infrarouges(2019), ANR-19-CE09-0026,GRaSkop,Tuning Giant Rashba Spin-Orbit Coupling in Polar Single Layer Transition Metal Dichalcogenides(2019), ANR-18-CE30-0023,IPER-Nano2,Nanocristaux de perovskite inorganique pour la nanophotonique(2018), ANR-21-CE24-0012,BRIGHT,Diode électroluminescente infrarouge brillante par exaltation du couplage lumière-matière(2021), ANR-21-CE09-0029,MixDFerro,Heterostructures à dimensions mixtes sous contrôle ferroélectrique 2D(2021), ANR-20-ASTR-0008,NITquantum,Design et fabrication d'un plan focal dans le proche infrarouge à base de nanocrisrtaux(2020), European Project: 756225,blackQD, European Project: 853049,ne2dem
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: ACS photonics
ACS photonics, 2022, 9 (3), pp.985-993. ⟨10.1021/acsphotonics.1c01847⟩
ISSN: 2330-4022
DOI: 10.1021/acsphotonics.1c01847
Popis: International audience; Intraband absorption in doped nanocrystals offers an interesting alternative to narrow band gap materials to explore mid infrared optoelectronic device designs. However, the performance of such device clearly lags behind the ones relying on intrinsic materials. Livache et al. have proposed a dye sensitized approach to overcome the limitations observed from intraband materials (high dark current, slow response, low activation energy), where the intraband absorber is coupled to an undoped material which takes care of the charge conduction. Here, we unveil the coupling between both materials using mid-infrared transient reflectivity (TR) measurement. We show that hybrid material displays a unique feature in the TR signal that we attribute to a charge transfer and for which the dynamic matches the hopping time. We then developed a strategy to enhance the photodetection performances of the hybrid material by coupling for the first time intraband absorption to a light resonator. The latter is used to enhance the absorption by a factor 4 and enables an increase of the operating temperature by 80 K compared to the reference device. The obtained device matches the performance of best devices relying on intraband absorption.
Databáze: OpenAIRE
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