Op grafeen gebaseerde fotodetectoren hebben veel belangstelling gewekt vanwege hun uitzonderlijke fysieke eigenschappen, waaronder een ultrasnelle respons over een breed spectrum, een sterke elektron-elektron interactie en fotodragervermenigvuldiging. Echter, de zwakke optische absorptie van grafeen beperkt de foto-responsiviteit.

Dit behandelen, grafeen is geïntegreerd in nanoholtes, microholtes, en plasmonresonatoren; nog, deze benaderingen beperken fotodetectie tot smalle banden. Hybride grafeen-quantum dot-architecturen kunnen de responsiviteit aanzienlijk verbeteren, maar ten koste van de reactiesnelheid. In dit onderzoeksproject wordt een golfgeleider-geïntegreerde grafeen-fotodetector werd aangetoond die tegelijkertijd een hoge responsiviteit vertoont, hoge snelheid en brede spectrale bandbreedte.

Met behulp van een met metaal gedoteerde grafeenovergang die vluchtig is gekoppeld aan de golfgeleider, de detector bereikt een fotoresponsiviteit van meer dan 0,1 A/W samen met een bijna uniforme respons tussen 1, 450 nm en 1, 590 nm. Onder nul-bias operatie, responssnelheden van meer dan 20 GHz werden bereikt, en een instrumentatie-beperkte 12 Gbit/s optische datalink werd bevestigd.

De responsiviteit is 0,1 A/W, wat vergelijkbaar is met de huidige germaniumfotodetectoren in silicium fotonische geïntegreerde schakelingen. De responssnelheden van het apparaat zijn hoger dan 20 GHz, zodat het systeem zonder vervorming presteert in een echte 12-Gbit/s optische dataverbinding. Verder, deze grafeen-lichtdetector vertoont een 16 keer hogere respons dan conventionele op grafeen gebaseerde fotodetectoren. Deze kenmerken hebben de basis gelegd voor on-chip grafeen-opto-elektronica, die een veelbelovende oplossing biedt voor efficiënte optische netwerken op de chip.

CFN-mogelijkheden:De CFN Nanofabrication Facility werd gebruikt om geavanceerde fabricageprocessen uit te voeren die grafeen integreerden met silicium fotonische geïntegreerde schakelingen.