近日，我院李让副教授作为项目论文独立第一作者，联合山东大学、德国亥姆霍兹德累斯顿‑罗森多夫研究中心等多家国内外科研单位，在超掺杂硅等离激元纳米天线与全硅红外光电探测方向取得重要突破。相关研究成果以Near‑infrared plasmonic response in hyperdoped silicon nanoantennas for all‑silicon photodetection为题发表于国际知名期刊《Nature Communications》。

硅基光子学是下一代片上光通信、传感与成像技术的核心基石。受限于本征带隙，常规硅材料对1.1μm以上近红外通信波段几乎不产生吸收，传统超掺杂硅的等离激元响应通常局限于中红外波段（>4μm），实现1.55μm通信波段室温全硅光电探测是该领域面临的关键难题。现有方案大多依赖异质材料集成或者缺陷吸收，在工艺兼容性、可制备性上存在明显局限。

针对上述瓶颈，李让副教授牵头开展本项研究，将磷离子超掺杂工艺与纳米天线结构设计相结合，借助几何构型调控局域表面等离激元模式，成功把超掺杂硅的等离激元响应从中红外拓展至1‑2μm近红外通信波段。研究团队采用多能量磷离子注入结合闪光灯快速退火工艺，获得载流子浓度达5.8×10²⁰cm^-3的简并超掺杂硅层；通过电子束光刻与反应离子刻蚀制备不同长宽比的硅纳米天线阵列。实验与FDTD仿真证实，纳米天线可产生偏振依赖的可调谐等离激元共振，近场增强最高可达6倍，有效增强硅的亚带隙光吸收。

基于该等离激元纳米天线阵列，团队构建了室温工作的全硅光电导探测器，实现1.55μm通信波段光探测。在外加0.5V偏压条件下器件最大响应度可达0.58A/W。研究表明，器件光响应来源于等离激元增强的亚带隙吸收，同时结合缺陷辅助的光电导增益效应。器件具备边照明零偏微弱光响应与中心照明偏置增强两种工作模式，探测光谱可覆盖可见光至1900nm红外区间。该器件完全基于硅材料体系，具备CMOS工艺兼容性，为拓展硅基光子器件光谱工作范围提供了新路径，在片上光通信、集成传感与红外成像方面拥有广阔应用潜力。

本论文第一作者为我院李让副教授，济南大学为第一完成单位。该研究得到山东省自然科学基金、国家自然科学基金以及洪堡基金等项目资助。

撰稿：李让  编辑：弋媛  审核：王晓