超越 1.55 {\mu}m 的高性能硅-石墨烯混合等离子体波导光电探测器
应用物理
2019-07-30 v1 光学
摘要
通过引入具有窄金属盖的超薄宽硅-on-insulator 脊形芯区,提出并实现了一种超越 1.55 {\mu}m 的快速硅-石墨烯混合等离子体波导光电探测器。该新颖设计增强了石墨烯中的光吸收,同时降低了金属吸收损耗,这有助于大幅提高响应度并缩短吸收区以实现快速响应。此外,引入了金属-石墨烯-金属夹层电极以降低金属-石墨烯接触电阻,这也有助于提高响应速度。当光电探测器在 2 {\mu}m 工作时,测得的 3dB 带宽为 >20 GHz(受实验装置限制),而由从测得 S11 提取的参数所得等效电路计算的 3dB 带宽高达约 100 GHz。据我们所知,这是首次报道在 2 {\mu}m 处具有超过 20 GHz 3dB 带宽的波导光电探测器。此外,本光电探测器在 1.55 {\mu}m 处也表现很好。在 -0.3 V 偏置电压和 0.16 mW 光功率下测得响应度约为 0.4 A/W,而测得的 3dB 带宽超过 40 GHz(受测试装置限制),由等效电路估计的 3 dB 带宽也高达约 100 GHz,这是已报道的 1.55 {\mu}m 硅-石墨烯光电探测器最佳结果之一。
引用
@article{arxiv.1907.12498,
title = {High-performance silicon-graphene hybrid plasmonic waveguide photodetectors beyond 1.55 {\mu}m},
author = {Jingshu Guo and Jiang Li and Chaoyue Liu and Yanlong Yin and Wenhui Wang and Zhenhua Ni and Zhilei Fu and Hui Yu and Yang Xu and Yaocheng Shi and Yungui Ma and Shiming Gao and Liming Tong and Daoxin Dai},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.12498},
year = {2019}
}
备注
22 pages, 7 figures, 1 table. Supplementary Materials are available