用于混合硅光电二极管的石墨烯 p-i-n 结中空间可控静电掺杂
应用物理
2018-10-23 v1 光学
摘要
足够大的用于光生载流子产生与分离耗尽区是二维材料光电器件的关键因素，但很少有器件构型能以确定性的方式控制石墨烯中空间电荷区面积并具备令人信服的可扩展性。本文研究了在代工厂加工的平面光子晶体波导结构中定义的石墨烯-硅 p-i-n 光电二极管，实现了可见光-近红外、零偏压和超快光电探测。石墨烯电接触硅的宽本征区并延伸至 p 和 n 掺杂区，用作电子增益的主要光生载流子导电沟道。石墨烯通过超快面外界面载流子转移及随后的面内内建电场辅助载流子收集显著提升了器件速度。在零偏压下已演示 40 GHz 处超过 50 dB 的转换信噪比，其量子效率可通过石墨烯-i Si 界面上的热载流子增益和石墨烯-掺杂 Si 界面上的雪崩过程进一步增强。由于器件结构完全由纳米加工衬底定义，本研究首次展示了免后制备的二维材料有源硅光子器件。
引用
@article{arxiv.1810.09349,
title = {Spatially controlled electrostatic doping in graphene p-i-n junction for hybrid silicon photodiode},
author = {Tiantian Li and Dun Mao and Nick Petrone and Robert Grassi and Hao Hu and Yunhong Ding and Zhihong Huang and Guo Qiang Lo and James Hone and Tony Low and Chee Wei Wong and Tingyi Gu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.09349},
year = {2018}
}
备注
NPJ 2D materials and applications (2018)