Si3N4 도파로 활용 TMD 소멸 흡수 분광법

2차원 전이금속 디칼코게나이드(TMD)와 포토닉 도파로의 온칩 통합은 소형 광전자 및 센서 장치 개발의 핵심이며, 그 성능은 통합 환경에서 2D 물질의 광 흡수 특성에 의해 결정됩니다. 기존 방식은 외부 광원을 필요로 했으나, 본 연구는 Si3N4 도파로 자체의 광대역 결함 관련 광발광을 내부 프로브로 활용하는 소스-프리 온칩 소멸 흡수 분광법을 제시합니다. 이 방법은 Si3N4 코어 내부에서 생성된 빛이 TMD 플레이크 아래를 전파하며 2D 물질과의 소멸 상호작용을 통해 스펙트럼적으로 감쇠되는 원리를 이용합니다. TMD가 없는 참조 도파로의 투과 스펙트럼과 비교하여 정규화함으로써, 외부 광원 없이도 에너지 의존적인 흡수 응답을 추출할 수 있습니다. 추출된 유도 흡수 스펙트럼은 라만 및 국부 미세 광발광 특성 분석 결과와 일치하며, 공간적으로 균일하거나 불균일한 플레이크 간의 흡수 차이를 명확히 구분합니다. 또한, 상보적인 상부 펌핑 방식은 유도된 WS2 광발광을 회복시키고, 전파 중 스펙트럼 재형성이 측정된 흡수 결과와 정량적으로 일치함을 확인했습니다. 이 소스-프리 플랫폼은 통합 포토닉 환경에서 2D 물질을 특성화하는 효율적인 방법을 제공하며, 도파로 통합형 TMD 광검출기 및 센서 개발에 직접적인 경로를 제시합니다.