薄膜铌酸锂中波导集成的二维材料光电探测器
光学
2022-12-06 v1 应用物理
摘要
绝缘体上薄膜铌酸锂（LNOI）是光通信、微波光子学与量子技术中有前景的平台。尽管在 LNOI 平台上已实现许多高性能器件如电光调制器与频率梳光源，但利用简单低成本的制备技术在 LNOI 平台上实现光电探测器（PDs）仍具挑战。二维（2D）材料是实现光电探测的优异候选者，因其具有强光-物质相互作用、优异机械柔性以及潜在的大规模互补金属氧化物半导体兼容制备。本工作中，我们提出利用 LNOI-二维材料平台满足该需求，并展示了两类高性能 LNOI 波导集成二维材料 PDs，即石墨烯与碲（Te）。具体而言，LNOI-石墨烯 PD 同时在电信与可见光波段具有宽带工作、高达 3*10^6 W^-1 的高归一化光电流-暗电流比，以及超过 40 GHz 的大 3-dB 光电带宽。另一方面，LNOI-Te PD 在 0.5 V 偏置下对电信光信号提供 7 A/W 的超高响应度，同时支持 GHz 级频率响应。我们的结果表明，二维材料多功能的性质及其与 LNOI 波导的优异兼容性，可为未来 LN 光子集成电路中的系统工作点监测与高速光电转换提供重要的低成本方案。
引用
@article{arxiv.2212.01991,
title = {Waveguide-Integrated Two-Dimensional Material Photodetectors in Thin-Film Lithium Niobate},
author = {Sha Zhu and Yiwen Zhang and Yi Ren and Yongji Wang and Kunpeng Zhai and Hanke Feng and Ya Jin and Zezhou Lin and Jiaxue Feng and Siyuan Li and Qi Yang and Ning Hua Zhu and Edwin Yue-Bun Pun and Cheng Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.01991},
year = {2022}
}