Технологии на основе графена оказались неотъемлемой частью нового поколения коммуникаций, позволяя создавать высокопроизводительные оптические системы связи с помощью сверхбыстрых и компактных оптоэлектронных устройств. Исследователи из Graphene Flagship, работающие в Техническом университете в Вене, Австрия и AMO, Германия, продемонстрировали сверхбыстрые фотодетекторы, которые имеют самую высокую заявленную пропускную способность для устройств на основе графена, обеспечивая скорость передачи данных до 100 Гбит / с. Исследование, недавно опубликованное в Nano Letters, указывает путь к применению графена в высокоскоростных системах связи.Симона Шулер, исследователь из Венского технического университета, объяснила важность расширения возможностей обработки данных. «Фотодетекторы такого типа обычно используются в оптических каналах передачи данных, которые составляют основу Интернета. Максимальная скорость работы фотодетектора определяет максимальную скорость передачи данных, которую может получить детектор.
Таким образом, чем быстрее фотодетектор, тем больше данных он можно получить ".Свойства графена делают его идеальным для оптоэлектроники следующего поколения и систем оптической связи.
Его превосходные электрические свойства и широкополосное оптическое поглощение хорошо подходят для высокопроизводительных оптоэлектронных устройств и могут быть легко интегрированы с кремниевыми фотонными системами. Продемонстрированный здесь фотодетектор очень чувствителен из-за своей очень компактной конструкции.
Это позволяет использовать такие детекторы вместе с другими оптоэлектронными устройствами, включая переключатели в функционально плотных интегрированных микросхемах. «Это может открыть путь к полной интеграции на одном кристалле CMOS. Графен станет материалом для реализации высокопроизводительных фотоприемников на кремниевой платформе», — добавил Шулер.В новых фотоприемниках свет направляется в щелевой волновод, покрытый графеном.
В определенных электрических условиях в графене, в которых графен действует как полупроводниковый переход, свет в волноводе генерирует ток в графене посредством фототермоэлектрического эффекта, преобразуя свет в электрический сигнал. Чувствительность детектора можно регулировать электрически без ущерба для скорости, обеспечивая широкую полосу пропускания и сверхбыструю скорость передачи данных.Говоря об этой новой конструкции фотодетектора, другой автор статьи, Даниэль Ноймайер из AMO, Германия сказал: «Это важный шаг на пути к высокопроизводительным встроенным фотодетекторам, демонстрирующий, что конкурентоспособные скорость и чувствительность могут быть достигнуты с помощью графеновых фотоприемников в одном месте. высоко контролируемый способ ". Интеграция на кристалле различных технологий, поддерживающих графен, является важным направлением Graphene Flagship. Ноймайер возглавляет подразделение Graphene Flagship Electronics and Photonics Integration и Work Package Electronic Devices, а также является членом ведущей панели управления и исполнительного совета.
Это исследование является ярким примером того, как графен может улучшить существующие оптоэлектронные технологии как с точки зрения производительности, так и с точки зрения компактности. Франк Коппенс из Института фотонных наук, Испания, является руководителем рабочего пакета Flagship по оптоэлектронике и фотонике. «Эта работа показала рекордно высокую производительность и работу с нулевым темновым током. Это важный шаг вперед для программы Flagship, которая направлена на разработку компонентов (детекторов, модуляторов) для полностью интегрированной в CMOS платформы передачи оптических данных», — сказал он. сказал.Андреа Феррари, директор по науке и технологиям Graphene Flagship и председатель его группы управления, заявила: «Графеновая фотоника и оптоэлектроника, несомненно, являются одной из самых сильных областей для среднесрочного развития.
Graphene Flagship вложила значительные средства в новаторскую крупномасштабную интеграцию оптоэлектронные компоненты на основе графена и родственных материалов. Это ключевой шаг к их широкому внедрению в будущем в области информационных технологий и Интернета вещей. Этот результат ясно показывает, что мы находимся на правильном пути в нашей технологической дорожной карте "