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新途径!集成于硅芯片上的石墨烯黑体发光器
来源: 中国材料网 

通常,集成于硅芯片上的高速发光器可作为硅基光电子学的新型架构,但基于化合物半导体的发光器很难在硅衬底上直接制造,该类发光器与硅基平台的集成面临着严峻挑战。因而,能在近红外(NIR)区域(含电信波长)任务,且高速、高度集成于硅片上的石墨烯黑体发光器开发失掉契机。


矩形石墨烯片衔接至源极与漏极,调激光设备节输入信号从石墨烯取得调制黑体发射 图片:庆应义塾大学

石墨烯是新兴二维纳米碳资料,具有共同的电子、光学和热学特性,可普遍使用于光电子器件。基于石墨烯的黑体发射体在近红外(NIR)与中红外区域的硅芯片上发光也被寄予厚望。但是,虽然基于石墨烯的黑体发射体在稳态条件或绝对较慢的调制(100kHz)下曾经被证明,但这些发射体在高速调制下的瞬态特性迄今尚未报道,而且基于石墨烯发射体的光通信特性备受疑问。

此外,研讨人员展现了一种基于石墨烯的高度集成且高速度片内黑体发射体,其在近红外(NIR)区域(含电信波长)可波动任务。关于单层和少层石墨烯,已少量实验证明缺乏100ps的疾速呼应时间,且发射呼应时间取决于石墨烯层的数量,可凭仗石墨烯与衬底的接触来详细控制,通过思索石墨烯和衬底的发射体热模型对热传导方程停止实际计算,说明并掌握高速发射的机理。

模仿后果标明:疾速呼应特性不只可解释为石墨烯中面内热传导的经典热传递以及向基板的热耗散,而且可以为是外表极性声子(SPoPh)的近程量子热传递基材。此外,初次实时光通信与石墨烯基发光体实验后果标明石墨烯发射体是光通信的新型光源。研讨人员开收回集成二维阵列发射器与大规模石墨烯生长的化学气相堆积(CVD)办法,实现了盖帽发射器的空气中操作,并依赖发射器占空中积小与立体设备构造特点,激光模具焊接机将光纤与发射器完成直接耦合。

相比于惯例化合物半导体发射体,石墨烯发光体存在诸多优势,由于石墨烯发射体的制造进程复杂且其通过渐逝场直接与硅波导耦合,可高度集成于硅芯片上。无独有偶,不同于化合物半导体的严峻挑战,石墨烯可以实现高速、小尺寸的硅芯片发光体,可以为高度集成的光电子和硅光子学开拓新途径。

文章来自phys.org,原文题目为High-speed and on-silicon-chip graphene blackbody emitters,文章链接:http://www.x-mol.com/paper/617790

来源: 中国资料网

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