绝缘体上硅上高响应度紧凑型石墨烯等离子体槽光电探测器
应用物理
2018-12-04 v1 光学
摘要
石墨烯具有非凡的电光特性，因此是光电探测器等单片光子器件的有前途候选材料。然而，这种原子级薄层材料与笨重光子组件的集成通常导致光-石墨烯相互作用弱，造成器件长度大，限制了电光性能。相反，这里我们展示了一种绝缘体上硅平台上的等离子体槽石墨烯光电探测器，在5微米短器件长度下具有高响应度。我们观察到最大光电流，从而最高响应度，与槽间隙宽度成反比。利用双光刻步骤，我们实现了15 nm窄槽，其单位器件长度的响应度比光子石墨烯光电探测器高15倍。此外，我们揭示背栅静电被该超短沟道石墨烯光电探测器的接触所诱导的沟道掺杂效应所掩盖。这导致准电荷中性，解释了先前未见的最大基于光伏的光电流相对于石墨烯狄拉克点的偏移以及观察到的非双极性输运。这种微米级紧凑且吸收高效的探测器在下一代光子组件中可实现短载流子路径，同时是研究石墨烯光电子学中短沟道载流子物理的理想试验台。
引用
@article{arxiv.1812.00894,
title = {Compact Graphene Plasmonic Slot Photodetector on Silicon-on-insulator with High Responsivity},
author = {Zhizhen Ma and Kazuya Kikunage and Hao Wang and Shuai Sun and Rubab Amin and Mohammad Tahersima and Rishi Maiti and Mario Miscuglio and Hamed Dalir and Volker J. Sorger},
journal= {arXiv preprint arXiv:1812.00894},
year = {2018}
}