2022.10.06 【新技術】世界最速、グラフェン光検出器のゼロバイアス動作220ギガヘルツの実現と光 -電気変換プロセスの解明NTTがNIMSと共同で

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（左）光パルス照射による電流の時間変化。（右）フーリエ変換によって得られた電流の各周波数成分の大きさ。電流の大きさが3デシベル下がるところの動作速度が220ギガヘルツとなっている。

（左）光パルス照射による電流の時間変化。（右）フーリエ変換によって得られた電流の各周波数成分の大きさ。電流の大きさが3デシベル下がるところの動作速度が220ギガヘルツとなっている。

グラフェンを絶縁体である六方晶窒化ホウ素（hBN）で挟んだものに、金属のソース、ドレイン電極を接続した構造。表面をアルミナ（Al2O3）絶縁膜で覆った後、酸化亜鉛（ZnO）をゲートとして成膜してある。ZnO薄膜をゲートとして用いることで、一般的な金属ゲートで生じる電流遅延を回避している。グラフェンに光を照射することで生じる光電流は、ドレイン電極に沿って伝播（でんぱ）する。
グラフェン光検出器にポンプ光（280fsのレーザーパルス）を照射することで生じた光電流はドレイン電極を伝播し、光伝導スイッチにプローブ光を照射することで検出される。ポンプ光とプローブ光の時間差を変えることで、光電流の波形を計測できる。
（左）光パルス照射による電流の時間変化。（右）フーリエ変換によって得られた電流の各周波数成分の大きさ。電流の大きさが3デシベル下がるところの動作速度が220ギガヘルツとなっている。

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