Um diodo emissor de luz e fotodetector à base de MoTe2 para circuitos integrados fotônicos em silício.

Um dos desafios atuais em fotônica é desenvolver dispositivos de comunicações ópticas integrados em chip, de alta velocidade e eficiência energética, para resolver o gargalo dos interconectores em sistemas de computação de alta velocidade. A fotônica de silício emergiu como uma arquitetura líder, em parte devido à promessa de que muitos componentes, como guias de onda, acopladores, interferômetros e moduladores, poderiam ser integrados diretamente em processadores à base de silício. No entanto, fontes de luz e fotodetetores apresentam desafios contínuos. As abordagens comuns para fontes de luz incluem uma ou poucas lasers off-chip ou ligados à wafers baseadas em materiais III-V, mas estudos recentes de arquitetura de sistema mostram vantagens para o uso de muitas fontes de luz moduladas diretamente posicionadas na localização do transmissor. Os fotodetetores mais avançados no processo fotônico de silício são baseados em germânio, mas isso requer crescimento adicional de germânio, o que aumenta o custo do sistema. Os dicalcogenetos de metal transitionais (TMDs) bidimensionais emergentes oferecem um caminho para componentes de interconexão óptica que podem ser integrados com a fotônica de silício e processamento de semicondutores em metal-óxido complementar (CMOS) por meio de etapas de backend. Aqui, demonstramos uma fonte de luz integrada em guia de onda de silício e um fotodetector baseado em uma junção p-n de bilayer MoTe2, um semicondutor TMD com uma banda proibida no infravermelho. Esta tecnologia de fabricação de ponta oferece novas oportunidades para sistemas optoeletrônicos integrados.