El grafeno es un material de nanocarbono bidimensional, que tiene propiedades únicas en propiedades electrónicas, ópticas y térmicas, que se pueden aplicar para dispositivos optoelectrónicos. Los emisores de cuerpo negro a base de grafeno también son prometedores emisores de luz en chip de silicio en NIR y región de infrarrojo medioSin embargo, aunque los emisores de cuerpo negro a base de grafeno se han demostrado en condiciones de estado estable o de modulación relativamente lenta 100 kHz, las propiedades transitorias de estos emisores en la modulación de alta velocidad no se han informado hasta la fecha. Además, las comunicaciones ópticas conlos emisores a base de grafeno nunca se han demostrado.
Aquí, se demostró un emisor de cuerpo negro altamente integrado, de alta velocidad y en chip basado en grafeno en la región NIR, incluida la longitud de onda de telecomunicaciones. Un tiempo de respuesta rápido de ~ 100 ps, que es ~ 105 más alto que los emisores de grafeno anteriores, tienedemostrado experimentalmente para grafeno de una o pocas capas, las respuestas de emisión pueden controlarse mediante el contacto de grafeno con el sustrato dependiendo del número de capas de grafeno. Los mecanismos de emisión a alta velocidad se dilucidan mediante cálculos teóricos de la conducción de calorecuaciones considerando el modelo térmico de los emisores, incluido el grafeno y un sustrato.
Los resultados simulados indican que las propiedades de respuesta rápida pueden entenderse no solo por el transporte térmico clásico de la conducción de calor en el plano en grafeno y la disipación de calor al sustrato, sino también por el transporte térmico cuántico remoto a través de los fonones polares superficiales SPoPhs de los sustratos. Además, se demostró experimentalmente la primera comunicación óptica en tiempo real con emisores de luz basados en grafeno, lo que indica que los emisores de grafeno son fuentes de luz novedosas para la comunicación óptica. Además, fabricamos emisores integrados de matriz bidimensional con gran escalagrafeno cultivado por el método de deposición química de vapor CVD y emisores tapados operables en el aire, y llevó a cabo el acoplamiento directo de fibras ópticas a los emisores debido a su pequeña huella y estructura plana del dispositivo.
Los emisores de luz de grafeno son muy ventajosos sobre los emisores de semiconductores compuestos convencionales porque pueden integrarse altamente en el chip de silicio debido a los procesos de fabricación simples de los emisores de grafeno y el acoplamiento directo con la guía de ondas de silicio a través de un campo evanescente. Debido a que el grafeno puede realizar pequeñas velocidades de alta velocidadLos emisores de luz basados en grafeno y los emisores de luz en chip de Si, que siguen siendo desafíos para los semiconductores compuestos, pueden abrir nuevas rutas a la optoelectrónica altamente integrada y la fotónica de silicio.
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Materiales proporcionado por Agencia de Ciencia y Tecnología de Japón . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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