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(noticias nanowerk) Los materiales ópticos sintonizables (TOM) están revolucionando la optoelectrónica moderna. En los circuitos integrados de fotónica, el control preciso del índice de refracción efectivo es fundamental para desbloquear aplicaciones innovadoras. Los materiales bidimensionales como los dicalcogenuros de metales de transición (TMD) y el grafeno ofrecen respuestas ópticas excepcionales a los estímulos externos. Sin embargo, lograr una modulación distinta en todo el rango de infrarrojos de onda corta (SWIR) y al mismo tiempo mantener un control de fase preciso con una pérdida de señal mínima en un espacio compacto sigue siendo un desafío continuo.
En un nuevo artículo publicado en Ciencia de la luz y aplicación. (“Sintonización electroóptica en fotónica de silicio compuesto basada en materiales ferroiónicos 2D”), un equipo de científicos dirigido por el Dr. Ghada Dushaq y el Profesor Mahmoud Rasras Photonic Research Lab, Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad de Nueva York en Abu Dhabi, Abu Dhabi, Emiratos Árabes Unidos y sus colaboradores han demostrado una forma novedosa de manipular activamente la luz mediante el uso de material CCPS ferroiónico 2D.
![Sintonización electroóptica en fotónica compuesta de silicio basada en materiales ferroiónicos 2D](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/id65110_1.jpg)
Cuando se integran en resonadores de microanillos de SiPh, estos materiales demuestran una capacidad notable para ajustar el índice de refracción efectivo sin atenuación de la señal óptica. En particular, estos dispositivos integrados exhiben pérdidas ópticas bajas y una eficiencia de modulación excepcional (Vπ.L) de 0,25 V·cm, junto con un desplazamiento azul constante de las longitudes de onda resonantes en todos los dispositivos.
La capacidad de manipular activamente la respuesta electroóptica en CCPS 2D en longitudes de onda del infrarrojo cercano representa un camino hacia dispositivos optoelectrónicos más eficientes y versátiles, con implicaciones para las telecomunicaciones, la computación neuromórfica y más.
La robusta respuesta electrorrefractiva de estos dispositivos depende de las propiedades electrónicas del CCPS ferroiónico 2D, que están significativamente influenciadas por su conductividad para los iones en masa. Este aspecto crucial se puede ajustar manipulando factores como el tiempo de polarización, la polarización y la dirección de la corriente. Estos ajustes influyen en la migración de iones de cobre (Cu) altamente móviles y resaltan la conexión entre las propiedades del material y el rendimiento del dispositivo. Estos científicos resumen el principio de funcionamiento de sus dispositivos:
“Hemos demostrado un enfoque novedoso para manipular activamente la luz mediante el uso de material CCPS ferroiónico 2D. Integrados en resonadores de microanillos de SiPh, estos materiales demuestran una capacidad excepcional para ajustar con precisión el índice de refracción efectivo sin provocar chirridos de amplitud. Esta capacidad se atribuye a la conducción eléctrica sintonizable resultante de la migración reversible de iones Cu móviles en la interfaz metal-semiconductor. La flexibilidad del enlace Cu-S facilita el salto de iones Cu entre ubicaciones dentro de la capa y entre capas e incluso a través del espacio de van der Waals (vdW) bajo un campo eléctrico. «En consecuencia, la sintonización óptica se logra mediante el proceso reversible de extraer iones de Cu de los octaedros de azufre a través de espacios de Van der Waals y reintercalarlos en las capas, un proceso controlado de manera confiable por el voltaje aplicado».
“Sorprendentemente, la aplicación de un voltaje de polarización a través del dispositivo no tiene ningún efecto sobre las relaciones de extinción y el ancho de la línea de resonancia. Por tanto, la migración activa de iones Cu no influye en la parte imaginaria del índice de refracción”, añaden.
«Las funcionalidades optoelectrónicas e ionotrónicas combinadas en el dispositivo CCPS de dos puertos tienen potencial para aplicaciones que incluyen matrices en fase, conmutación óptica, detección y medición ambiental, sistemas de imágenes ópticas y sistemas neuromórficos en sinapsis artificiales sensibles a la luz», predicen los científicos.
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