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第一作者：Qinci Wu, Jun Qian, Yuechen Wang, Luwen Xing

通訊作者：彭海琳、王興軍、尹建波

通訊單位：北京大學(xué)

論文速覽

石墨烯光電探測器表現(xiàn)出高帶寬和與硅光子學(xué)(SiPh)集成的能力，為未來的光通信器件帶來了希望。但由于光吸收弱，它們通常光響應(yīng)性較低。

本文報(bào)道了一種硅光子集成扭曲雙層石墨烯（tBLG）光電探測器，并實(shí)現(xiàn)了對于電信波段1550 nm的0.65 A W^-1的高響應(yīng)度。這種高響應(yīng)度得益于高遷移率tBLG中4.1°扭轉(zhuǎn)角度下范霍夫奇點(diǎn)（van Hove singularities）的出現(xiàn)，增強(qiáng)了光學(xué)吸收。它支持大于65 GHz的3 dB帶寬和50 Gbit s^-1的高數(shù)據(jù)流速率。

此外，通過tBLG光電探測器陣列的均勻性能展示了大面積tBLG作為與硅光子異質(zhì)集成的材料候選的前景。

圖文導(dǎo)讀

圖1：tBLG SiPh光電探測器的示意圖。

圖2：4.1° tBLG、AB堆疊BLG和SLG光電探測器在1550 nm波長下的穩(wěn)態(tài)光響應(yīng)。

圖3：tBLG光電探測器的高頻光響應(yīng)和高速數(shù)據(jù)傳輸測試。

圖4：大面積tBLG光電探測器的集成。

總結(jié)展望

本研究成功實(shí)現(xiàn)了硅光子集成的扭曲雙層石墨烯（tBLG）光電探測器，該探測器在1550 nm電信波段展現(xiàn)出0.65 A W^-1的高響應(yīng)度，以及超過65 GHz的3 dB帶寬和50 Gbit s^-1的數(shù)據(jù)傳輸速率。

這些性能的實(shí)現(xiàn)主要?dú)w功于tBLG中因4.1°扭轉(zhuǎn)角度而產(chǎn)生的范霍夫奇點(diǎn)，這些奇點(diǎn)顯著增強(qiáng)了光電探測器的光學(xué)吸收。此外，通過展示大面積tBLG光電探測器陣列的均勻性能，研究證實(shí)了tBLG作為硅光子異質(zhì)集成平臺(tái)的可靠性和潛力。

未來的工作可以進(jìn)一步探索tBLG的異質(zhì)集成技術(shù)，并優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)更高的性能。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Waveguide-integrated twisted bilayer graphene photodetectors

期刊：Nature Communications

DOI：10.1038/s41467-024-47925-x

原創(chuàng)文章，作者：計(jì)算搬磚工程師，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2024/05/03/830f00fc21/

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