Molte applicazioni di misura si basano sull'interazione luce-materia. I componenti fotonici che emettono e rivelano fotoni nell’intervallo di frequenze del medio infrarosso, nota anche come regione delle “impronte molecolari”, sono fondamentali per le applicazioni di rilevamento ambientale, monitoraggio degli alimenti e diagnostica biomedica. Questi componenti fotonici sono difficili e costosi da produrre, in quanto non sono tipicamente compatibili con i processi di produzione CMOS convenzionali e a basso costo dei semiconduttori.

Il progetto LASTSTEP - group-IV LASer and deTectors on Si-TEchnology Platform, finanziato dall’Unione Europea, supererà questo problema utilizzando semiconduttori composti da silicio-germanio-stagno che presentano proprietà ottiche uniche e compatibilità con i processi di produzione CMOS all'avanguardia. Ciò porterà alla prima piattaforma fotonica monolitica al mondo interamente di semiconduttori del gruppo IV, economica e pronta per un’adozione diffusa, che sarà dimostrata in quattro prototipi per due casi d’uso.

In particolare, il Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria del Politecnico di Milano contribuirà alla progettazione e alla caratterizzazione sperimentale di fotorivelatori basati su GeSn. Per la modellazione e la progettazione dei dispositivi verrà utilizzata una piattaforma TCAD. Un laser supercontinuo e un set-up FTIR saranno utilizzati per misurare la risposta ai segnali ottici. Saranno eseguite misure di tensione-corrente e capacità a varie temperature per evidenziare il meccanismo fisico alla base della generazione di corrente di buio di questi dispositivi. Sarà quindi esplorata la possibilità di far funzionare tali rivelatori in modalità di conteggio Geiger per rivelare singoli fotoni.