Hochgeschwindigkeits-III-V-Nanodraht-Photodetektor monolithisch integriert auf Si

Das direkte epitaxiale Wachstum von III-V-Materialien auf Silizium für optische Emittenten und Detektoren ist ein schwer erreichbares Ziel. Nanodrähte ermöglichen die lokale Integration von hochwertigem III-V-Material, aber fortschrittliche Geräte werden durch ihre hoch-aspektverhältnisvertikale Geometrie behindert. Hier demonstrieren wir die in der Ebene monolithische Integration eines InGaAs-Nanostruktur-p-i-n-Photodetektors auf Si. Durch freie Raumkopplung zeigen Photodetektoren eine spektrale Reaktion von 1200-1700 nm. Die 60 nm dünnen Geräte, mit einer Grundfläche von nur ~0,06 μm², bieten eine ultra-niedrige Kapazität, die für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb entscheidend ist. Wir demonstrieren den Hochgeschwindigkeits-optischen Datenempfang mit einem Nanostruktur-Photodetektor bei 32 Gb s⁻¹, ermöglicht durch eine 3 dB-Bandbreite von über ~25 GHz. Wenn sie als Leuchtdiode betrieben werden, emittieren die p-i-n-Geräte bei etwa 1600 nm und ebnen den Weg für zukünftige vollständig integrierte optische Verbindungen.