硅基微环谐振腔与石墨烯的混合集成

【作者】 蔡衡； 汪毅；

【机构】 华中科技大学武汉光电国家实验室(筹)光电子器件与集成功能实验室；

【摘要】 石墨烯是一种由碳原子构成的零带隙二维纳米材料。相对于传统的体材料而言,石墨烯具有宽带吸收、极高的载流子迁移率和饱和吸收等特性[1]。石墨烯与硅基光电子器件的混合集成有助于进一步提升硅基器件的性能[2-4]。精确测量石墨烯/硅混合波导的线性损耗系数是石墨烯与硅材料混合集成应用的一个重要前提。本工作研究了硅基微环谐振腔与石墨烯的混合集成工艺并且精确测量了石墨烯/硅混合波导的线性损耗系数。我们通过PMMA光刻胶对石墨烯进行"lift off"[5],得到对称耦合的硅基微环谐振腔上图形化的石墨烯(见图1)。微环谐振腔上有石墨烯位置与没有石墨烯位置的拉曼光谱比较如图2所示。结合微环谐振腔理论模型(见图3)[6],我们在实验上测出并比较了石墨烯转移前后微环谐振腔的光学透过谱(见图4),得出了石墨烯/硅混合波导的线性损耗系数为0.23d B/μm。随着石墨烯生长技术的提升以及石墨烯转移工艺的改进,硅基器件与石墨烯的混合集成将会在光电子器件领域发挥越来越大的作用。相比传统的截断法(cut-back method)[7]而言,我们的测试方法不依赖于波导器件与光纤的耦合效率,因此具有较高的实际应用价值。结论:制作了硅基微环/石墨烯混合集成器件,测出了其线性损耗系数为0.23d B/μm。更多还原