Dual-Enhanced Photodetectors Combining Graphene Plasmonic Nanoresonators With Germanium-on-Insulator Optical Cavities

光电探测器 石墨烯 响应度 光电子学 物理 材料科学 纳米技术
作者
Lingyan Yu,Shan Zhang,Guanglin Zhang,Zhengyi He,Xiaoqiang Feng,Zhiduo Liu,Gang Wang,Weidong Tao,Li Zheng,Siwei Yang,Guqiao Ding
出处
期刊:IEEE Transactions on Electron Devices [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:69 (6): 3246-3250 被引量:3
标识
DOI:10.1109/ted.2022.3168528
摘要

Two-dimensional graphene (2-D graphene) has limited application potential in optoelectronics because of its low light absorptivity and gapless property. This work presents photodetectors with increased light absorption efficiency, which couple 3-D graphene with the optical cavity structure of germanium-on-insulator (GeOI). Multiple reflections are generated at the 3-D graphene/GeOI heterojunction due to the unique plasmonic nanoresonator and optical cavity structures. The photodetectors exhibit excellent responsivity ( ${R}\,{=}\,0.9\,{\times }\,10^{4}$ mAW −1 ) and specific detectivity ( ${D}^{\ast }\,{=}\, 3.96\,{\times }\,10^{10}$ cmHz $^{1/2}\text{W}$ −1 ) under 1550-nm illumination with fast response rates, excellent reproducibility, and long-term stability. The technique paves the way for creating novel high-performance graphene-based photodetectors with hybrid architectures.
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