使用 Ge-on-Si 光导天线进行太赫兹发射与探测
光学
2026-01-19 v1
摘要
Ge-on-Si 是一种极具前景且与 CMOS 兼容的集成太赫兹 光子学平台，为 III-V 族半导体提供了低成本替代方案。然而，基于 Ge 的光导天线 面临的主要挑战是块体 Ge 的载流子寿命较长，阻碍了其作为探测器的应用。在此，我们证明非晶Ge (a-Ge) 薄膜克服了这一限制，其具有约 1.11-1.38 ps 的本征超短载流子寿命。据我们所知，我们利用这一特性首次演示了使用未掺杂 a-Ge-on-Si PCA 的相干 THz 脉冲探测。我们对通过等离子体增强化学气相沉积 (PECVD) 和直流磁控溅射生长的 a-Ge 薄膜上制备的器件进行了比较研究。PECVD-Ge 器件由于薄膜具有更好的均匀性和更光滑的形貌，在 THz 发射和探测方面均表现出更优异的性能。作为发射器，PECVD-Ge PCA 实现了 40 dB 的信噪比 (SNR) 和约 3 THz 的带宽。作为探测器，它实现了 32 dB 的 SNR 和约 2 THz 的带宽，探测信号幅度较溅射 Ge 器件提高了约 2.5 倍。这些结果确立了非晶 Ge-on-Si 作为 THz 产生和探测的可行且可扩展平台，为全集成 Si 基 THz 时域系统铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2601.11343,
title = {Terahertz emission and detection using Ge-on-Si photoconductive antennas},
author = {Dhanashree Chemate and Abhishek Singh and Utkarsh Pandey and Ruturaj Puranik and Vivek Dwij and Priyanshu Gahlaut and Siddhartha P. Duttagupta and Shriganesh S. Prabhu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.11343},
year = {2026}
}
备注
19 pages, 11 figures