Adressering af den svage optiske absorption af grafen

Grafenbaserede fotodetektorer har tiltrukket stor interesse på grund af deres usædvanlige fysiske egenskaber, som inkluderer et ultrahurtigt svar på tværs af et bredt spektrum, en stærk elektron -elektron -interaktion og fotobærer -multiplikation. Imidlertid, den svage optiske absorption af grafen begrænser dets foto-responsivitet.

For at løse dette, grafen er blevet integreret i nanokaviteter, mikrohulrum, og plasmonresonatorer; endnu, disse fremgangsmåder begrænser fotodetektering til smalle bånd. Hybride grafen -kvantepunktsarkitekturer kan i høj grad forbedre responsiviteten, men på bekostning af svarhastighed. I dette forskningsprojekt, en bølgelederintegreret grafenfotodetektor blev demonstreret, der samtidig udviser høj lydhørhed, høj hastighed og bred spektral båndbredde.

Ved hjælp af et metal-dopet grafenkryds koblet evanescently til bølgelederen, detektoren opnår en fotoresponsivitet på over 0,1 A/W sammen med en næsten ensartet reaktion mellem 1, 450 nm og 1, 590 nm. Under nul-bias-operation, svarhastigheder på over 20 GHz blev opnået, og et instrumenteringsbegrænset optisk datalink på 12 Gbit/s blev bekræftet.

Responsiviteten er 0,1 A/W, hvilket kan sammenlignes med nuværende germanium fotodetektorer i silicon fotoniske integrerede kredsløb. Enhedens svarhastigheder overstiger 20 GHz, sådan, at systemet udfører uden forvrængning i et reelt optisk datalink på 12 Gbit/s. Yderligere, denne grafenlysdetektor viser 16 gange højere respons end konventionelle grafenbaserede fotodetektorer. Disse egenskaber har etableret grundlaget for grafisk optoelektronik på chip, som giver en lovende løsning til effektive on-chip optiske netværk.

CFN -muligheder:CFN Nanofabrication Facility blev brugt til at udføre avancerede fremstillingsprocesser, der integrerede grafen med silicon fotoniske integrerede kredsløb.