表面等离子体狭缝波导上的石墨烯光电探测器

摘要：

基于表面等离子体的硅基集成光电探测器因具有THz带宽潜力而受到广泛关注.本文基于简化的两步光刻工艺实现表面等离子体狭缝波导与石墨烯相结合的光电导探测器,直接采用对称的狭缝波导金属作为微波电极,理论计算3-dB带宽大于120 GHz,受限于测试设备,实际测试的带宽大于70 GHz,实验上实现了72 Gbit/s NRZ和64 Gbit/s PAM-4等高速信号的接收,误码率均低于15％的软判决前向纠错码门限.由于表面等离子体增强了光和石墨烯的相互作用,在吸收区长度不大于7μm和偏置电压0.4 V的条件下,探测器的响应度大于0.13 A/W.该探测器解决了目前表面等离子体探测器普遍存在工艺复杂、高速性能受限于吸收材料载流子动态特性的问题,具备超小尺寸、高速大带宽、工艺简单和与CMOS工艺兼容的特点,有望在高速光互连、太赫兹发射以及太赫兹通信中得到应用.

关键词：光电探测器、表面等离子体光子学、石墨烯、光电导效应

所属期刊栏目：51

资助基金：国家自然科学基金;国家重点研发计划

在线出版日期：2021-06-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：37-48