3dB帯域幅が265 GHzの超高速ゲルマニウムフォトダイオード

我々は、スケーラブルなシリコン技術プラットフォーム上で、最先端のIII–Vデバイスと同等もしくはそれを凌駕すらする光検出器を実証している。高速オプトエレクトロニクスにおける主要部品として、100 GHzを超える帯域幅の光検出器が、数十年にわたって集中的な研究の対象となっている。InPのみに基づく検出器は、最高性能仕様を満たすことができた。ゲルマニウム・オン・シリコンデバイスなどの他の材料に基づくデバイスを用いると、速度の点では後れを取るものの、複雑なフォトニック集積回路や、シリコン電子素子との共集積が可能になった。今回我々は、光電流1 mAにおける光電気的3dB帯域幅が265 GHzおよび240 GHzの導波路結合ゲルマニウムフォトダイオードを実証する。この極めて優れた性能は、ゲルマニウムフィンを相補的in situドープシリコン層の間に挟むという新しいデバイスコンセプトによって実現されている。今回の光検出器は、波長1550 nmにおいて0.3 A W⁻¹（265 GHz）および0.45 A W⁻¹（240 GHz）の内部応答度を示す。後者のデバイスの内部帯域幅効率積は、86 GHzである。これらの超高速光検出器から、100～200 nAという低い暗電流が得られた。