Entwicklung ultraschneller Graphen-Photodetektoren und effizienter Graphen-Heizer für integrierte Siliziumphotonik- Kommunikationssysteme

Die monolithische Integration elektronischer und optischer Bauteile auf einem Chip ist einer der vielversprechendsten Ansätze die Leistungsfähigkeit integrierter Systeme signifikant zu steigern. Graphen, eine einzige Atomlage dünne Schicht Kohlenstoff, hat in den vergangenen Jahren durch seine außergewöhnlichen elektrischen und optischen Eigenschaften viel Aufmerksamkeit erregt.

Im Rahmen dieser Arbeit wurden ultraschnelle integrierte Graphen-Photodetektoren mit einer Bandbreite größer als 72 GHz entwickelt. Zur Herstellung der Bauteile wurde ein neuer Fertigungsprozess für eine 150 mm Pilotlinie entwickelt und damit die Kompatibilität von Graphen zu etablierten Herstellungsverfahren gezeigt. Für integrierte photonische Anwendungen sind integrierte Heizelemente, die zur Stabilisierung und Signalmanipulation eingesetzt werden, essentiell. In dieser Arbeit wird die Entwicklung und Charakterisierung der derzeit effizientesten integriertren Heizelemente vorgestellt.

Insgesamt ergibt sich damit eine waferbasierte Fertigungsplattform für integrierte Mikrowellenphotonik, die radikal neue Bauteilarchitekturen unter anderem für Kommunikations- und für Radaranwendungen ermöglicht.