Fototrivelatori a cavità risonante basati su giunzioni graphene/silicio per applicazioni di telecomunicazione e datacom

Fototrivelatori a cavità risonante basati su giunzioni graphene/silicio per applicazioni di telecomunicazione e datacom

Descrizione dell’attività di ricerca

L’integrazione di materiali bidimensionali innovativi come il grafene con la consolidata tecnologia al silicio sta dando nuova linfa al complesso campo denominato Silicon Photonics. Nuovi materiali 2D come il grafene hanno recentemente aperto nuove prospettive nel campo dei fotorivelatori (PD) basati sul Si nel vicino infrarosso (NIR), applicazione storicamente ostacolata dalla trasparenza del Si a lunghezze d’onda superiori a 1.1 μm.
In passato abbiamo sviluppato, in collaborazione con il Cambridge Graphene Centre, un PD basato su una giunzione grafene/Si Schottky incorporata in una microcavità risonante Fabry-Peròt funzionante alla lunghezza d’onda delle telecomunicazioni di 1550 nm. Questo dispositivo ha mostrato una trascurabile resistenza serie, una barriera Schottky di ~460 meV e una promettente responsivity di ~20 mA/W a -10V.
Lo sviluppo di versioni avanzate di questi dispositivi è ancora in corso. In collaborazione con IMM-BO (CNR), grazie al finanziamento europeo H2020 (ATTRACT Grant: 777222), il gruppo GrapheNeapolis di ISASI-NA sta lavorando su un PD risonante in cui uno strato di grafene è posto al centro di una micro-cavità ottica Fabry-Pèrot costituita da strati di silicio amorfo idrogenato e silicio cristallin. Le misure preliminari mostrano una risposta di 0.3 A/W per una potenza ottica di 123 nW a 1550 nm.

Personale coinvolto

M. Casalino | M. Iodice | S. Romano | M. Gioffrè | T. Crisci | G. Coppola

Collaborazioni Nazionali ed Internazionali

CNR – Consiglio Nazionale delle Ricerche (Istituto di Scienze e Tecnologie per l’Energia e la Mobilità Sostenibili – STEMS, Institute for Microelectronics and Microsystems – IMM)
Università degli Studi della Campania “Luigi Vanvitelli” – Dip. Matematica e Fisica
Cambridge Graphene Centre,
Università «Mediterranea» di Reggio Calabria

Attrezzature/strumentazioni

Camera pulita: Fotolitografia, evaporation termica, ossidazione termica, attacchi umidi, attacchi RIE (Reactive Ion Etching), Deposizioni PECVD (plasma enhanced chemical vapour deposition);
Caratterizzazione elettrica: misure a due e quattro punte;
Caratterizzazione ottica: laser tunabile nel vicino infrarosso (1520-1620nm), laser a 2micron, chopper, amplificatore lock-in, amplificatore a transimpedenza, oscilloscopio, microscopio, modulatore ottico, Bias-T, micro- nano-positionatori, fotorivelatori.