Fotodetectores à base de grafeno têm atraído grande interesse por causa de suas propriedades físicas excepcionais, que incluem uma resposta ultrarrápida em um amplo espectro, uma forte interação elétron-elétron e multiplicação de fototransportadores. Contudo, a fraca absorção óptica do grafeno limita sua foto-responsividade.

Para endereçar isto, grafeno foi integrado em nanocavidades, microcavidades, e ressonadores de plasmon; ainda, essas abordagens restringem a fotodetecção a bandas estreitas. As arquiteturas híbridas de grafeno-ponto quântico podem melhorar muito a responsividade, mas ao custo da velocidade de resposta. Neste projeto de pesquisa, um fotodetector de grafeno integrado com guia de ondas foi demonstrado que exibe simultaneamente alta responsividade, alta velocidade e ampla largura de banda espectral.

Usando uma junção de grafeno dopado com metal acoplada evanescentemente ao guia de ondas, o detector atinge uma fotorresponsividade superior a 0,1 A / W, juntamente com uma resposta quase uniforme entre 1, 450 nm e 1, 590 nm. Sob operação de polarização zero, taxas de resposta superiores a 20 GHz foram alcançadas, e um link de dados ópticos de 12 Gbit / s com instrumentação limitada foi confirmado.

A responsividade é de 0,1 A / W, que é comparável aos atuais fotodetectores de germânio em circuitos integrados fotônicos de silício. As taxas de resposta do dispositivo excedem 20 GHz, de modo que o sistema funcione sem distorção em um link de dados óticos de 12 Gbit / s real. Avançar, este detector de luz de grafeno mostra uma resposta 16 vezes maior do que os fotodetectores convencionais à base de grafeno. Essas características estabeleceram as bases para a optoeletrônica de grafeno on-chip, que fornece uma solução promissora para redes ópticas on-chip eficientes.

Capacidades CFN:A Instalação de Nanofabricação CFN foi usada para realizar processos de fabricação avançados que integraram o grafeno com circuitos integrados fotônicos de silício.