中国科学院 a
原理图配置；b
光学显微镜；c
SEM图片；d
本硅-石墨烯混合等离子体波导的横截面，信号电极在中间，接地电极在两侧(这里使用金属-石墨烯-金属夹层结构)；e
优化硅-石墨烯混合等离子体波导准TE0模式的电场分量分布：f
器件B在μ= 2 μm时的测量频率响应(偏置电压:-0
5伏，栅极电压:2
9伏)
信用:郭、、刘朝岳、殷龙吟、、倪振华、富、辉宇、杨旭、姚承仕、马云贵、高世明、童立明、 硅光子学被认为是近红外波段现代光通信的关键技术
e
, 1
31/1
55微米
目前，硅光子学研究人员试图将这项技术扩展到1
55微米，东
g
，2微米，用于光通信、非线性光子学和片上传感的重要应用
然而，高性能硅基波导光电探测器的实现超过1
55 .微米仍然面临挑战，因为存在一些制造问题以及波长带限制
作为替代，二维材料(例如
g
石墨烯)提供了一个有前途的解决方案，因为它具有宽工作波段的能力，并且在设计和制造中具有避免结构失配的优点
在《光:科学与应用》杂志发表的一篇论文中，中国浙江大学和东南大学的科学家提出并演示了1
55微米通过引入一种新型硅-石墨烯混合等离子体波导
特别地，引入顶部带有金属帽的超薄宽硅脊核心区，以获得独特的模场轮廓，从而增强石墨烯的光吸收
此外，与先前的硅-石墨烯混合波导相比，制造容易并且石墨烯-金属接触电阻降低
例如，石墨烯吸收效率高达54
3%和68
当在1
55微米和2微米
对于工作在2微米的制作光电探测器，测量的3 dB带宽> 20千兆赫(受实验装置限制)，而0
-0以下28毫瓦输入光功率
3V偏置电压
对于工作在1
55微米，3 dB带宽> 40千兆赫(受设置限制)，而测量的响应度约为0
0的4安/瓦
16毫瓦输入光功率低于-0
3V偏置电压
在这项工作中，石墨烯光电探测器的机制进行了仔细的分析，这表明光热电效应是光响应的主要机制，当工作在零偏压
当光电探测器在非零偏置电压下工作时，主要机制变成测辐射热效应或光电导效应
这种综合分析有助于更好地理解石墨烯-金属界面中的光电流产生
科学家们总结了他们工作的亮点:“我们已经提出并演示了1
55微米
特别地，通过引入顶部带有金属帽的超薄宽硅脊核心区，使用了新型硅-石墨烯混合等离子体波导
光学模式场在垂直和水平两个方向上被操纵
因此，石墨烯中的光吸收被增强，同时金属吸收损失被最小化
这极大地有助于在短吸收区域内实现石墨烯的足够光吸收
" “工作在2微米的硅-石墨烯波导光电探测器被证明具有超过20千兆赫的3 dB带宽
在-0的偏压下，测量的响应度为30-70毫安/瓦
3V，输入光功率为0
28兆瓦
光电探测器在1
55 .微米也表现出色
目前的工作为在硅上实现近/中红外波段的高响应度和高速波导光电探测器铺平了道路，”他们补充说
「在未来的工作中，我们应致力引入一些特殊的接面结构，以减少暗电流及进一步扩展工作波段
石墨烯波导光电探测器可能在中红外硅光子学中发挥重要作用，这将在时间分辨光谱学、芯片实验室传感、非线性光子学以及光通信中发挥重要作用，”他们说
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