超快的雪崩光二极管超过100 GHz的带宽
Yang Shi1,2, Mingjie Zou1, Zuhang Li1
1Wuhan National Laboratory for Optoelectronics & School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, 430074, China.
Nature communications
|December 11, 2025
概括
研究人员开发了一种新的雪崩光二极管 (APD),使用单重乘载体概念. 这一突破实现了创纪录的105GHz带宽,并提高了高速光通信和传感的灵敏度.
科学领域:
- 光电学是指光电子产品.
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 半导体物理 半导体物理
背景情况:
- 雪崩光二极管 (APD) 需要具有低电离系数比率 (k) 的材料来实现高速和灵敏的光检测.
- / (Ge/Si) APD提供CMOS兼容性,但由于 (Ge) 中的双载波倍增,其带宽仅限于几十千兆赫兹.
研究的目的:
- 通过引入一种新的单个乘法载体概念来克服Ge/Si APD带宽的限制.
- 为了实现超越当前技术障碍的高速和高灵敏度光检测.
主要方法:
- 设计了一个分开的吸收-电荷-悬崖-乘法结构.
- 在薄的Ge区域内设计了一个梯度电场分布.
- 实现了电子主导载体乘法,并减少了k.
主要成果:
- 证明了创纪录的高带宽105GHz,增益为7.
- 启用了8×260 Gb/s的信号接收,这项壮举之前需要无增益探测器.
- 获得了9dB的灵敏度提高.
结论:
- 在Ge/SiAPD中,唯一乘数载体概念超越了以前的材料限制.
- 这一进步使无放大器的光通信,超精确的光学传感和大规模的光学计算成为可能.
- 开发的APD技术为光电子应用提供了显著的速度和灵敏度改进.


