用于超宽带体相光伏光电探测的对称协同光场工程

《Nature Communications》：Symmetry-cooperative optical-field engineering for ultrabroadband bulk photovoltaic photodetection

　　

摘要

体光伏效应（BPVE）能够在无外加偏压的条件下实现光-电转换，但其实际应用受到低光子能量下光响应迅速衰减的制约。我们在此表明，通过手性碲纳米线与不对称等离激元微结构之间的跨尺度对称性协同，可以突破这一局限。纳米线提供晶体允许的光伏电流通道，而微结构将光学激发重新分布为该通道所对准的空间不对称近场，从而在不改变本征材料机制的情况下放大可测量的零偏压响应。所得器件在室温下可在从可见光到0.22 THz的超宽光谱范围内工作，并在远低于带间跃迁区域的频率下仍保持明显的太赫兹响应。近场成像、偏振分辨测量、电磁仿真及对称性对照实验一致地支持了这一机制。这些结果确立了器件尺度光场对称性作为一种强有力的设计自由度，可将体光伏光电探测延伸至低能光谱区域。