瑞士苏黎世联邦理工学院《Science》：带宽超过500GHz的超材料石墨烯光电探测器

图 1. 艺术家对叉指式石墨烯超材料 PD 的看法

本文，瑞士苏黎世联邦理工学院的Juerg Leuthold及其研究团队在《Science》期刊发表名为“Metamaterial graphene photodetector with bandwidth exceeding 500 gigahertz”的最新研究。经过不懈努力，他们成功研制了带宽超过500 GHz的超材料石墨烯光电探测器。

该研究团队展示了一种在环境条件下工作的、频率响应平坦的石墨烯光电探测器。该探测器的工作频率超过500 GHz，能够跨越200纳米的光谱带，并且中心波长可调节范围从小于1400纳米到大于4200纳米。研究中的探测器将石墨烯与具有完美吸收特性的超材料结合，通过单模光纤进行直接照射，突破了传统集成光子平台上光电探测器微型化的限制。这种设计能够实现更高的光功率，并保持创纪录的带宽和数据速率。研究结果表明，石墨烯光电探测器在速度、带宽和大范围光谱操作方面能够超越传统技术。
据悉，尽管石墨烯已经展现出许多最初预测的光电、热学和机械性能，但具有大频谱带宽和极高频响应的光电探测器仍然是一个待解决的难题。
原文：

Title: Metamaterial graphene photodetector with bandwidth exceeding 500 gigahertz

Author: Stefan M. Koepfli, Michael Baumann, Yesim Koyaz, Robin Gadola, Arif Güngr, Killian Keller, Yannik Horst, Shadi Nashashibi, Raphael Schwanninger, Michael Doderer, Elias Passerini, Yuriy Fedoryshyn, Juerg Leuthold

Issue&Volume: 2023-06-16

Abstract: Although graphene has met many of its initially predicted optoelectronic, thermal, and mechanical properties, photodetectors with large spectral bandwidths and extremely high frequency responses remain outstanding. In this work, we demonstrate a >500 gigahertz, flat–frequency response, graphene-based photodetector that operates under ambient conditions across a 200-nanometer-wide spectral band with center wavelengths adaptable from <1400 to >4200 nanometers. Our detector combines graphene with metamaterial perfect absorbers with direct illumination from a single-mode fiber, which breaks with the conventional miniaturization of photodetectors on an integrated photonic platform. This design allows for much higher optical powers while still allowing record-high bandwidths and data rates. Our results demonstrate that graphene photodetectors can outperform conventional technologies in terms of speed, bandwidth, and operation across a large spectral range.

DOI: adg8017

Source: https://www.science.org/doi/10.1126/science.adg8017

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来源：文章来自科学网及Sciece网站，由材料分析与应用整理编辑。

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