具有高光暗电流比和大线性动态范围的高速石墨烯-硅-石墨烯波导光电探测器
光学
2022-05-17 v1 应用物理
摘要
二维材料(2DMs)满足了硅基宽带、低成本光电探测在许多应用中的需求。目前,实现优异的硅-二维材料光电探测器仍极具挑战。在此,我们展示了工作于1.55 {\mu}m和2 {\mu}m波段的石墨烯-硅-石墨烯波导光电探测器,显示出大规模集成的潜力。对于所制备的光电探测器,在1.55 {\mu}m和1.96 {\mu}m波长下测得的响应度分别约为0.15 mA/W和约0.015 mA/W。特别地,该光电探测器在1.55 {\mu}m下展现出约33 GHz的高带宽、数十皮安的超低暗电流、1.63x10^6 W^-1的高归一化光暗电流比(NPDR),以及3 {\mu}W-1.86 mW(甚至更高)的高线性动态范围。根据1.55/2.0 {\mu}m波段的测量结果以及硅-石墨烯异质结构的理论建模,揭示出内部光发射和光助热场发射在石墨烯-硅肖特基结的光响应中起主导作用,这有助于未来的工作进一步提升性能。
引用
@article{arxiv.2205.07051,
title = {High-speed graphene-silicon-graphene waveguide PDs with high photo-to-dark-current ratio and large linear dynamic range},
author = {Jingshu Guo and Chaoyue Liu and Laiwen Yu and Hengtai Xiang and Yuluan Xiang and Daoxin Dai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.07051},
year = {2022}
}