世界上第一个回音壁硅上锗光电探测器

《Optics Letters》收录了麻省理工学院 Zhan Su课题组在硅光探测器上的最新工作！（https://doi.org/10.1364/OL.42.002878）

基于芯片（on chip）或者非芯片（off chip）越来越宽带宽和越来高损耗的问题日益突出。而硅基光子学的兴起给这些困难提供了一个很好的解决方案。另外，当代电子产业赖以生存的CMOS工艺不仅可以应用于电子器件生产中，也可以应用于硅光器件的生产，CMOS工艺无疑对硅光器件的未来大规模生产起到了很好的支撑作用。

CMOS工艺生产的电子芯片

硅光器件中，光电探测器扮演着非常重要的作用（就如同电子电路中的电流表作用）。迄今为止，近红外光的探测可以利用很多种材料来实现，比如锗（germanium），多晶硅（polycrystalline silicon），锗硅（silicon germanium），三五族材料，以及二维材料。在这些材料中，由于锗本身高的光生载流子的产生效率（photocarrier generation）以及它与硅的集成工艺是与CMOS兼容的，所以锗的探测器相比其他材料有着独特的优势。

锗的直接带隙是0.8eV，使得锗材料是探测小于1.55um波长的波段的理想材料（特点：小的暗电流和快的探测速度）。传统的锗探测器不能探测较长波段的波长（L波段 1565-1625nm），麻省理工学院Zhan Su课题组对新的器件构造进行了探索。

Zhan Su 课题组设计并证实了第一个在CMOS工艺平台上 利用硅波导的消逝波来进行探测的回音壁上锗硅光电探测器（Whispering gallery germanium-on-silicon photodetector），该器件具有小的尺寸 63.6 um2 ，高的响应速度 1.04A/W（在1530nm波长光下测量），低的偏压 1V，低的暗电流 2.03nA，以及较大的光电带宽（32.9GHz），该器件可以应用于波长的滤波和功率的探测功能，并为未来的大数据的传输问题带来应用前景。

另外Zhan Su 课题组优化了这个探测器的共振性质，使得其能够探测长波长，长至1630nm ，并且保持着大于0.45A/W的探测响应性质。这个器件也是世界上第一个回音壁硅上锗光电探测器！