高带宽波导集成等离子体锗光电探测器

本文提出一种波导集成的锗等离子体光电探测器，其基于长程介质负载表面等离极化激元波导结构。由于该结构确保了长传播距离（即金属中小吸收）和良好的模场约束（即电场与锗材料的高相互作用），它非常适于实现等离子体锗光电探测器。这种光电探测器即使未经优化，在 1310 nm 与 1550 nm 两个波长下也提供超过 1 A/W 的响应度。为达到该响应度，1310 nm 仅需 5 {\mu}m 长波导，1550 nm 需 30 {\mu}m 长波导。经优化该值可大幅提升。在所提结构中，金属条同时支持传播模式并用作一电极，而第二电极位于距波导很短的距离处。由于传播模式紧密约束于锗脊，外电极可非常靠近波导放置而不扰动它。因此，电极间距可小于 350 nm，从而实现超过 100 GHz 的带宽。然而，由于多数载流子产生于距条 100 nm 内，在 -4 V 偏压下可实现超过 150 GHz 的带宽。