[发明专利]基于本征等离子体激元-激子极化子的光电器件

说明书

半导体器件包括具有厚度和宽度的条带。所述条带的材料被构造成承载激子以及等离子体激元，并且所述宽度是波导值的反函数，在所述波导值处，所述材料中的等离子体激元的能级基本上等于所述材料中的激子的能级。条带中的等离子体激元和激子的基本相等的能量引起条带中的本征等离子体激元‑激子极化子(IPEP)的激发。第一接触体电耦合到条带上的第一位置，并且第二接触体电耦合到条带上的第二位置。

技术领域

本发明总体上涉及基于本征等离子体激元-激子极化子的光电器件。

背景技术

光电器件是表现出器件的光学特性与器件的电特性之间的关系的器件。例如，一些光电器件接收可见光、红外光、紫外光、X射线或其他波长的电磁波，并在一组端子上产生电势差或电压。光电二极管是这种类型的光电检测器光电器件的示例。一些光电器件类似地接受其他波长的光或电磁波，并且从传导切换到不传导，反之亦然，以用于被配置为穿过该器件的电流。

一些其他光电器件接收电流作为输入并输出可见光、红外光、紫外光、X射线或其他波长的电磁波。这种类型的光电器件被称为发光二极管或光发射器。使用半导体材料和制造技术以半导体器件规模制造的光电检测器或光发射器光电器件是半导体光电器件。

表面等离子体激元(在本文中也简称为“等离子体激元”)和激子都是重要的光电现象。表面等离子体激元是耦合到光场的电荷振荡。等离子体激元可以将光场集中到纳米级体积中并且提高光电检测器的效率。这种光场的集中还可以用于提高来自附近的光学或电驱动发射器的发光速率。

激子包含与半导体中的电子空穴结合的电子。激子在光发射和光检测中都是重要的过程，特别是在有机分子和纳米材料中，电子和空穴之间的库仑结合强度特别强。

当表面等离子体激元与激子紧密靠近时，表面等离子体激元可以与激子杂交。当表面等离子体激元与激子足够牢固地耦合时，所得的准粒子称为等离子体激元-激子极化子(PEP)。在实践中为了获得一种PEP，因为金属表面是表面等离子体激元的最常见的宿主，所以经常将光吸收分子(在本文中简称为“分子”)，如染料分子，放置在金属表面或金属天线附近。这种类型的等离子体激元-激子极化子被称为混合极化子，因为形成极化子的等离子体激元和激子由由不同的材料承载。

发明内容

说明性实施例提供了一种方法、系统和计算机程序产品。实施例包括形成具有厚度和宽度的条带的制造方法，其中，所述条带的材料被构造成承载激子以及等离子体激元，并且其中，所述宽度是所述材料中的等离子体激元的能级基本上等于所述材料中的激子的能级时的波矢值的反函数，该条带中的等离子体激元和激子的基本上相等的能量引起该条带中的本征等离子体激元-激子极化子(IPEP)的激发。该实施例形成电耦合到条带上的第一位置的第一接触体。该实施例形成电耦合到条带上的第二位置的第二接触体

实施例包括半导体制造系统。该实施例包括处理器、计算机可读存储器和计算机可读存储设备，以及存储在存储设备上的用于由处理器经由存储器执行的程序指令，所存储的程序指令使得制造系统执行制造方法的操作。

实施例包括半导体器件。该半导体器件包括根据制造方法形成的结构。

附图说明

在所附权利要求中阐述了被认为是本发明特征的新颖特征。然而，当结合附图阅读时，通过参考说明性实施例的以下详细说明，将最好地理解本发明本身以及使用的优选模式、其进一步的目的和优点，在附图中：

图1示出了碳纳米管中激子和等离子体激元的耦合的示意图，碳纳米管是根据示范性实施例的用于基于IPEP的光电器件的示例性材料；

图2示出了根据说明性实施例的被蚀刻成纳米条带以用作等离子体激元共振器的结晶的碳纳米管膜的图示；

图3示出了根据说明性实施例的用于确定L的方法的图形表示；