中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
4/18/2018,將高速發(fā)光體集成到硅芯片上可支持硅基光電子學(xué)的新架構。但迄今為止，由于基于化合物半導體的發(fā)光體難以在硅襯底上直接制造，因此將其集成到硅基平臺面臨著(zhù)重大挑戰。
近日，來(lái)自日本科學(xué)技術(shù)局的研究人員開(kāi)發(fā)了高速、高度集成的基于石墨烯的硅基芯片發(fā)射器。這些發(fā)射體工作在近紅外區域，包括電信波長(cháng)(約1550nm)。研究團隊表示，新型發(fā)射器“比傳統化合物半導體發(fā)射器具有更大的優(yōu)勢”。
該研究團隊首次在包括電信波長(cháng)的近紅外區域中證明了基于石墨烯的集成、高速片上黑體發(fā)射器。該發(fā)射器有著(zhù)約為100ps的快速響應時(shí)間，比先前的石墨烯發(fā)射器響應時(shí)間快了約105倍，該響應時(shí)間已經(jīng)在單層和少層石墨烯上被證實(shí)。器件的響應時(shí)間取決于石墨烯層的數量，可以通過(guò)石墨烯與襯底接觸來(lái)控制發(fā)射響應。
基于包括石墨烯和襯底在內的發(fā)射體的熱模型，通過(guò)對熱傳導方程進(jìn)行理論計算研究人員闡明了高速發(fā)射器的工作機制。模擬結果表明，快速響應特性不僅可以通過(guò)石墨烯中的面內熱傳導的經(jīng)典熱傳遞以及向基板的熱耗散來(lái)理解，而且可以通過(guò)經(jīng)由表面極性聲子(SPoPh)的遠程量子熱傳遞。
此外，這是首次實(shí)現基于石墨烯基發(fā)光體實(shí)時(shí)光通信，證明了石墨烯發(fā)射體有能力作為光通信的新型光源。
研究人員表示：“我們制造出了集成的二維陣列發(fā)射器，通過(guò)化學(xué)氣相沉積法生長(cháng)出了大尺寸石墨烯，該發(fā)射器可工作在空氣中，并且由于它們的平面器件結構占用的空間小，因此能夠將光纖直接耦合到發(fā)射器中?！?/span>
研究人員總結道：“我們展示了實(shí)時(shí)光通信、高度集成的二維陣列發(fā)射器，可在空氣中操作的、能夠將光纖直接耦合到發(fā)射器的帶帽發(fā)射器。該發(fā)射器可以為實(shí)現高度集成的光電子和硅光子晶體管，小尺寸和高速發(fā)射器開(kāi)辟新的路徑
