石墨烯基光子器件的晶圆级集成
应用物理
2021-02-10 v2 材料科学
光学
摘要
石墨烯及相关材料可为下一代光子学与光电子学带来颠覆性进展。挑战在于设计生长、转移和制造方案，以在晶圆尺度上提供高（>5000 cm² V⁻¹ s⁻¹）迁移率且性能可靠的器件。在此，我们提出一种将石墨烯集成于光子电路的流程。其依赖于化学气相沉积（CVD）单层石墨烯（SLG）矩阵，该矩阵包含多达约12000个独立单晶（SC），生长以匹配光子电路中器件的几何构型。随后采用一种转移方法，保证覆盖约80%的器件面积，并对高达150 mm晶圆保持完整性，室温迁移率约5000 cm² V⁻¹ s⁻¹。我们利用该流程流演示了双SLG电吸收调制器，对于约30、60、90、120 μm的器件长度，调制效率分别为约0.25、0.45、0.75、1 dB V⁻¹。数据速率高达20 Gbps。采用单层hBN封装以保护SLG免受Si₃N₄等离子增强CVD的影响，确保可复现的器件性能。我们的完整流程流（从生长到器件制造）实现了石墨烯基光子器件的商业化应用。
引用
@article{arxiv.2012.05816,
title = {Wafer-scale integration of graphene-based photonic devices},
author = {Marco A. Giambra and Vaidotas Mišeikis and Sergio Pezzini and Simone Marconi and Alberto Montanaro and Filippo Fabbri and Vito Sorianello and Andrea C. Ferrari and Camilla Coletti and Marco Romagnoli},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.05816},
year = {2021}
}
备注
30 pages, 9 Figures