germanium Quantum wells for SENSing in the mid-infrarEd

Negli ultimi anni, i circuiti fotonici integrati (PIC) operanti nel medio infrarosso (MIR), regione in cui le molecole mostrano le loro impronte spettrali uniche, sono stati proposti per applicazioni nei settori della diagnostica medica, della chimica analitica, del monitoraggio ambientale e del sensing per la sicurezza.

In questo contesto, la presente proposta di progetto mira alla dimostrazione di nuove architetture per chip fotonici integrati di sensing operanti nel MIR, realizzati a partire da strati di SiGe cresciuti epitassialmente su wafer di silicio. L’obiettivo finale è la dimostrazione di una piattaforma di sensing in grado di rilevare l’impronta spettrale di un’ampia classe di analiti. Oltre alla ben nota compatibilità con la tecnologia fotonica al silicio convenzionale, gli strati epitassiali di SiGe ad alto contenuto di germanio presentano un’elevata trasparenza nel MIR fino a lunghezze d’onda di λ = 15 µm. Questa importante caratteristica, unita all’indice di rifrazione più elevato del SiGe rispetto al Si, rende questa piattaforma di materiali particolarmente adatta alla progettazione e fabbricazione di guide d’onda (WG) nel medio infrarosso a banda larga e con basse perdite. I chip sviluppati in questo progetto integreranno quindi guide d’onda con una regione ottica di sensing, in cui gli analiti interagiranno con il campo evanescente del modo guidato, e un fotorivelatore integrato a quantum well per infrarosso (QWIP).