Nat. Commun.：在可扩展硫化物玻璃平台上使用石墨烯的波导集成中红外光电探测

成果介绍

紧凑且可现场使用的中红外(mid-IR)光谱设备的开发是分布式传感的关键挑战，其应用范围从气体泄漏检测到环境监测。最近的工作集中在中红外光子集成的电路(PIC)传感平台和波导集成的中红外光源，以及基于PbTe、黑磷和碲等半导体的探测器。然而，材料带隙和对SiO₂衬底的依赖将操作限制在波长λ≤4 μm。

有鉴于此，近日，美国麻省理工学院Dirk Englund等通过结合分裂栅极型光热电石墨烯光电探测器的硫化物玻璃-CaF₂ PIC架构克服了这些挑战。本文的设计将工作扩展到λ=5.2 μm，约翰逊噪声限制噪声等效功率为1.1 nW/Hz^1/2，光响应在高达f=1 MHz时没有衰减，预测的3-dB带宽为f_3dB>1GHz。这种中红外PIC平台很容易扩展到更长的波长，并为从分布式气体传感和便携式双梳光谱到耐候性自由空间光通信的应用打开了大门。

图文导读

图1. 器件几何。

图2. 栅极电压成像。

图3. 实验/模型比较。

图4. 带宽和噪声性质。

文献信息

Waveguide-integrated mid-infrared photodetection using graphene on a scalable chalcogenide glass platform

(Nat. Commun., 2022, DOI:10.1038/s41467-022-31607-7)

文献链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-31607-7