Graphen als blitzschneller Übersetzer
Das „Wundermaterial“ Graphen ist auch als Mittler zwischen optischen und elektrischen Signalen attraktiv: „Es hat sich nämlich gezeigt, dass diese Umwandlungseffekte in Graphen sehr schnell vonstattengehen“, sagte Simone Schuler vom TU-Institut für Photonik im Gespräch mit der APA.
Die Studie
„Controlled Generation of p–n Junction in a Waveguide Integrated Graphene Photodetector“, NanoLetters, 7.10.2016
Mit Photodetektoren auf Graphen-Basis wurde auch an der TU Wien in der Vergangenheit bereits experimentiert. Die Übertragungsrate, die mit ersten Ansätzen erreicht wurde, lag allerdings noch weiter davon entfernt, was mit Graphen aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften möglich wäre. „Wir haben uns daher gedacht: Das müssen wir ausreizen“, sagte Schuler.
=100 Gigabit pro Sekunde==
Bei dem nunmehrigen Detektor, den die Wiener Forscher gemeinsam mit dem deutschen Firma AMO GmbH verwirklicht haben, wird das Licht in zwei Siliziumstreifen geführt, die voneinander getrennt sind. Über dieser Wellenleiterstruktur liegt eine Graphenschicht, an der elektrische Kontakte anliegen. Über den Leiter gelangen die Lichtsignale in das System. Das absorbierte Licht erzeugt dann wiederum eine Spannung in der Graphenschicht. Dieses elektrische Signal wird an den beiden Kontakten gemessen.
Mit diesem Aufbau erreichten die Wissenschaftler Übertragungsraten von 100 Gigabit pro Sekunde und mehr. Das ist eine signifikante Steigerung gegenüber Übertragungsraten von ungefähr 40 Gigabit pro Sekunde mit Graphen-Detektoren. „Da haben wir mit unserem Bauteil doch einen großen Schritt nach vorne gemacht“, so Schuler.
Kompatibel mit Silizium
Bisher basieren solche Übertragungssysteme auf Materialien wie Germanium oder Indiumphosphid. Damit können Bitraten von rund 40 Gigabit pro Sekunde erreicht werden. Der größte Nachteil solcher Systeme ist laut der Forscherin allerdings, dass sie sich nur schwer auf Silizium-Chips integrieren lassen. Mit Graphen täte man sich hier um einiges leichter.
Das neue Konzept illustriere vor allem das Potenzial des Materials auf dem Gebiet. „Von einer Produktreife im Sinne der serienmäßigen Integration in Chips sind wir allerdings noch weit entfernt“, erklärte Schuler.
science.ORF.at/APA