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Sub-nanometer quantum engineering of 2D materials for optoelectronic devices

Projektbeschreibung

Hochskalierung leistungsstarker optoelektronischer Geräte dank geringerer Dimensionalität

Optoelektronische Geräte bilden das Herzstück der Datenrevolution von heute, da sie eine Brücke zwischen der Kommunikation auf der Grundlage von digitaler Elektronik und optischen Fasern schlagen. Allerdings nimmt der globale Internetverkehr schneller zu als die Kapazitäten optischer Netzwerke. Neue, miniaturisierte, auf Silizium integrierte, optoelektronische Technologien könnten eine leistungsstarke Lösung darstellen. Das EU-finanzierte Projekt SubNanoOptoDevices hat vor, eine neue Technologie für optoelektronische Komponenten zu entwickeln, die auf niedrigdimensionalen Werkstoffen beruht, um verbesserte Datendurchsatzraten und einen geringeren Energieverbrauch zu erreichen. Es wird radikal neue Ansätze erkunden, um die elektrischen und optischen Eigenschaften dieser Werkstoffe (insbesondere 2D-Materialien und Van-der-Waals-Heterostrukturen) so zu manipulieren, dass zum Beispiel optische Modulatoren mit einstellbaren Wellenlängen und bislang unerreichten Modulationsgeschwindigkeiten möglich werden.

Ziel

Optoelectronic devices are at the core of today’s information revolution, bridging digital electronics and optical fiber telecommunications. However, there is a worrisome disparity in the scaling of global internet traffic (growing at 60% rate every year) and the capacity of the optical network (with growth rate of just 20%). Therefore, there is a need for new miniaturized optoelectronic technologies, and integration on silicon is a must. The objective of this project is to address this issue with a new technology for ultrafast optoelectronic components based on low-dimensional materials to achieve increased data rate and reduced footprint and power consumption. It will explore a radically new way to engineer the electrical and optical properties of these materials (specifically 2D materials and van der Waals heterostructures), to achieve, for instance, optical modulators with tunable operation wavelength and unprecedented modulation speeds and footprints. One key innovation of this approach is the use of a new gate oxide nanolamination technique able to apply a periodical electrostatic field (with sharp variations below 1 nm) on any 2D material to modify and dynamically tune their band structures. These superlattices are expected to show tunable optical properties, quantum confinement and intersubband transitions, which will pave the way to new optoelectronic components such as modulators, photodetectors, tunable lasers and light emitting diodes. This approach can be used to achieve improved coupling with polaritons in 2D materials as well, which will enhance light-matter interactions reducing the footprint of the devices. The fabrication is compatible with multiple substrate materials, including silicon and III-V semiconductors. The project will focus on large area devices operating at room temperature and integrated on silicon, to ease the subsequent implementation of this groundbreaking technology into large scale production.

Finanzierungsplan

ERC-STG - Starting Grant

Gastgebende Einrichtung

FONDAZIONE ISTITUTO ITALIANO DI TECNOLOGIA
Netto-EU-Beitrag
€ 1 499 500,00
Adresse
VIA MOREGO 30
16163 Genova
Italien

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Region
Nord-Ovest Liguria Genova
Aktivitätstyp
Research Organisations
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Gesamtkosten
€ 1 499 500,00

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