北京大学Nature子刊：扭曲双层石墨器，1秒50G数据传输！

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

通讯作者：彭海琳、王兴军、尹建波

通讯单位：北京大学

论文速览

石墨烯光电探测器表现出高带宽和与硅光子学(SiPh)集成的能力，为未来的光通信器件带来了希望。但由于光吸收弱，它们通常光响应性较低。

本文报道了一种硅光子集成扭曲双层石墨烯（tBLG）光电探测器，并实现了对于电信波段1550 nm的0.65 A W^-1的高响应度。这种高响应度得益于高迁移率tBLG中4.1°扭转角度下范霍夫奇点（van Hove singularities）的出现，增强了光学吸收。它支持大于65 GHz的3 dB带宽和50 Gbit s^-1的高数据流速率。

此外，通过tBLG光电探测器阵列的均匀性能展示了大面积tBLG作为与硅光子异质集成的材料候选的前景。

图文导读

图1：tBLG SiPh光电探测器的示意图。

图2：4.1° tBLG、AB堆叠BLG和SLG光电探测器在1550 nm波长下的稳态光响应。

图3：tBLG光电探测器的高频光响应和高速数据传输测试。

图4：大面积tBLG光电探测器的集成。

总结展望

本研究成功实现了硅光子集成的扭曲双层石墨烯（tBLG）光电探测器，该探测器在1550 nm电信波段展现出0.65 A W^-1的高响应度，以及超过65 GHz的3 dB带宽和50 Gbit s^-1的数据传输速率。

这些性能的实现主要归功于tBLG中因4.1°扭转角度而产生的范霍夫奇点，这些奇点显著增强了光电探测器的光学吸收。此外，通过展示大面积tBLG光电探测器阵列的均匀性能，研究证实了tBLG作为硅光子异质集成平台的可靠性和潜力。

未来的工作可以进一步探索tBLG的异质集成技术，并优化器件结构以实现更高的性能。

文献信息

标题：Waveguide-integrated twisted bilayer graphene photodetectors

期刊：Nature Communications

DOI：10.1038/s41467-024-47925-x

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北京大学Nature子刊：扭曲双层石墨器，1秒50G数据传输！

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