ナノフォトニックオンチップ光学インターコネクトのためのゲルマニウム雪崩光検出器の再発明

科学分野:

• オプトエレクトロニクス (光電子機器)
• ナノフォトニクス ナノフォトニクス
• 半導体デバイス 半導体デバイス

背景:

• マイクロプロセッサと光通信回路の単体統合は,強力なコンピューティングの鍵です.
• ゲルマニウム光検出器は,チップレベルの赤外線光学信号検出に不可欠です.
• 既存のゲルマニウム・アヴァランチ・フォト検出器 (APD) は,高い騒音と速度制限に苦しんでいます.

研究 の 目的:

• ゲルマニウムAPDの固有のノイズ制限を克服するために.
• 単体統合のための高速で低騒音の光検出器を開発する.
• コンピュータシステムにおける高度な光学相互接続を可能にする.

主な方法:

• ナノフォトニックとナノエレクトロニクス工学を活用して,光学および電気フィールドを形作る.
• ナノメートルの精度で設計されたゲルマニウム増幅層.
• 衝撃のイオン化を制限するために,強く不均一な電場を生成します.

主要な成果:

• 増幅騒音の70%以上の削減を達成しました.
• 衝撃のイオン化領域を 30 nm に減らしました.
• 動作速度が30GHzを超え,低バイアス電圧1.5Vで10dB以上の雪崩増幅が実証されています.

結論:

• ナノスケールエンジニアリングは,ゲルマニウムAPDの固有のノイズを克服します.
• 開発されたAPDは,単体統合のために高速と低ノイズを提供します.
• 潜在的なアプリケーションには,光学相互接続,通信,量子鍵配布,超低電力トランジスタが含まれます.