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Selective area grown photonic integrated chips for completely suppressing the Stokes shift

斯托克斯位移 光子学 光电子学 材料科学 纳米技术 发光
作者
Rui He,Yongxiang Wang,Yijian Song,Junxue Ran,Jiankun Yang,Jin Wu,Qiang Hu,Xuecheng Wei,Junxi Wang,Tongbo Wei
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:124 (25)
标识
DOI:10.1063/5.0213979
摘要

In this work, we report on the selective area growth (SAG) of InGaN multiple quantum well (MQW) structures to completely suppress the phenomenon of the Stokes shift in monolithically integrated photonic chips. The original green MQW region is designed as the integrated photodetector (PD), while the SAG blue MQW region acts as the integrated light-emitting diode (LED). The detection spectra of the PD can completely cover the emission spectra of the LED, greatly improving the on-chip optical connection by the complete suppression of the Stokes shift. Thus, the bottleneck of on-chip optical connection based on spectra-tail overlap in integrated photonic chips has been broken. Under the same operating current, the photocurrent of the SAG integrated PD reaches 11.8 μA, while the conventional chip achieves only 0.6 μA. By SAG method, the photo-to-dark current ratio of integrated PD exhibits about two orders of magnitude increase under 0 V bias. Undoubtedly, the SAG technology provides a strategy to further improve the on-chip optical signal transmission efficiency of the MQW structure integrated photonic chips.

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