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Desarrollan emisores de alta velocidad basados en Grafeno

La lámina cuadrada de grafeno está conectada a los electrodos fuente y de drenaje. La emisión modulada de cuerpo negro se obtiene del grafeno mediante la aplicación de señal de entrada.

El grafeno es un material de nanocarbono bidimensional que posee propiedades únicas en propiedades electrónicas, ópticas y térmicas, que pueden aplicarse a dispositivos optoelectrónicos. Los emisores de cuerpo negro basados ​​en grafeno también prometen emisores de luz en el chip de silicio en NIR y la región del infrarrojo medio. Sin embargo, aunque los emisores de cuerpo negro a base de grafeno se han demostrado en condiciones de estado estable o modulación relativamente lenta (100 kHz), las propiedades transitorias de estos emisores bajo modulación de alta velocidad no se han informado hasta la fecha. Además, las comunicaciones ópticas con emisores basados ​​en grafeno nunca se han demostrado.

Aquí, se demostró un emisor de cuerpo negro altamente integrado, de alta velocidad y en chip basado en grafeno en la región NIR, incluida la longitud de onda de telecomunicaciones. Se ha demostrado experimentalmente un tiempo de respuesta rápido de ~ 100 ps, ​​que es ~ 105 veces más alto que los emisores de grafeno anteriores para el grafeno individual y de pocas capas, las respuestas de emisión pueden controlarse mediante el contacto del grafeno con el sustrato dependiendo del número de capas de grafeno. Los mecanismos de la emisión a alta velocidad se dilucidan realizando cálculos teóricos de las ecuaciones de conducción de calor considerando el modelo térmico de los emisores, incluido el grafeno y un sustrato. Los resultados simulados indican que las propiedades de respuesta rápida pueden entenderse no solo por el transporte térmico clásico de la conducción de calor en el plano en grafeno y la disipación de calor al sustrato, sino también por el transporte térmico cuántico remoto a través de los fonones polares de superficie (SPoPh) de los sustratos.

Además, se demostró experimentalmente la primera comunicación óptica en tiempo real con emisores de luz a base de grafeno, lo que indica que los emisores de grafeno son nuevas fuentes de luz para la comunicación óptica. Además, fabricamos emisores integrados de matriz bidimensional con grafeno a gran escala cultivado mediante el método de deposición de vapor químico (CVD) y emisores tapados operables en el aire, y llevamos a cabo el acoplamiento directo de fibras ópticas a los emisores debido a su pequeña huella y planar estructura del dispositivo lo que indica que los emisores de grafeno son nuevas fuentes de luz para la comunicación óptica.

Además, fabricamos emisores integrados de matriz bidimensional con grafeno a gran escala cultivado mediante el método de deposición de vapor químico (CVD) y emisores tapados operables en el aire, y llevamos a cabo el acoplamiento directo de fibras ópticas a los emisores debido a su pequeña huella y planar estructura del dispositivo lo que indica que los emisores de grafeno son nuevas fuentes de luz para la comunicación óptica. Además, fabricamos emisores integrados de matriz bidimensional con grafeno a gran escala cultivado mediante el método de deposición de vapor químico (CVD) y emisores tapados operables en el aire, y llevamos a cabo el acoplamiento directo de fibras ópticas a los emisores debido a su pequeña huella y planar estructura del dispositivo

Los emisores de luz de grafeno son muy ventajosos con respecto a los emisores de semiconductores compuestos convencionales porque pueden ser altamente integrados en chips de silicio debido a procesos de fabricación simples de emisores de grafeno y acoplamiento directo con guía de ondas de silicio a través de un campo evanescente. Debido a que el grafeno puede producir emisores de luz de alta velocidad, tamaño pequeño y en Si, que aún son desafíos para los semiconductores compuestos, los emisores de luz basados ​​en grafeno pueden abrir nuevas rutas hacia la optoelectrónica y la fotónica de silicio altamente integradas.

Via: eurekalert