高性能ingaas單行載流子探測器芯片取得重大進(jìn)展

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)王亮教授和韓正甫教授課題組研發(fā)的ingaas單行載流子探測器芯片取得重大進(jìn)展。該研究團(tuán)隊(duì)通過設(shè)計(jì)優(yōu)化表面等離激元結(jié)構(gòu)，開發(fā)成功低暗計(jì)數(shù)、高響應(yīng)度、高帶寬的單行載流子探測器芯片，為近紅外探測器性能提升提供了開創(chuàng)性的方法，相關(guān)研究成果以“plasmonic resonance enhanced low dark current and high-speed inp/ingaas uni-traveling-carrier photodiode”為題，發(fā)表在電子工程技術(shù)領(lǐng)域的知名期刊acs applied electrical上。

基于等離基元結(jié)構(gòu)的ingaas材料的單行載流子探測器芯片具有極高帶寬，低暗電流和高響應(yīng)度，為近紅外高速垂直光電二極管的設(shè)計(jì)提供了一種新型的方法。為應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心的光接收模塊提供了核心芯片，突破未來更高速光模塊開發(fā)的關(guān)鍵硬件技術(shù)壁壘

王亮教授研究團(tuán)隊(duì)通過調(diào)整mocvd的溫度、v/iii比、摻雜濃度等生長參數(shù)實(shí)現(xiàn)低缺陷密度和高摻雜精度的外延結(jié)構(gòu)生長。在單行載流子器件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出并設(shè)計(jì)了新型的表面等離激元增強(qiáng)單行載流子探測器，利用光在金屬表面的局域表面等離激元效應(yīng)，增強(qiáng)吸收區(qū)對于光信號(hào)的吸收。研究團(tuán)隊(duì)的所制造的器件具有0.12a/w的高響應(yīng)度，在-3 v偏壓下具有2.52 na的暗電流，當(dāng)芯片結(jié)區(qū)面積小于100 μm2時(shí)3db帶寬超過40 ghz。相比于同類器件，響應(yīng)度增強(qiáng)了147%，具備更高的信噪比，為高速光互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)提供優(yōu)質(zhì)國產(chǎn)化芯片。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)光學(xué)與光學(xué)工程系王亮教授為該論文的通訊作者，博士研究生張博健為該論文的第一作者。本項(xiàng)研究得到國家科技部、國家自然科學(xué)基金和安徽省科技廳的資助，也得到了中國科大物理學(xué)院、中國電子科技集團(tuán)第13研究所、中國科大微納研究與制造中心、中國科學(xué)院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的支持。