朱相宇，张建寰，谢哲欣，刘万山

(厦门大学航空航天学院，福建厦门 361101)

石墨烯是由碳原子sp2杂化形成的二维材料[1]，独特的零带隙能带结构使其具有从可见光到太赫兹波段超宽光谱吸收特性[2]的同时，还具有高达20000 cm2·V-1·s-1的载流子迁移率。优异的光电性能结合纳米尺度的材料结构使石墨烯迅速成为集成光电子器件领域的潜力材料，但垂直入射下仅2.3%的光吸收率极大限制了石墨烯材料的实际应用。为提高石墨烯对目标光信号的吸收，基于共振腔、量子点、表面等离子体和光波导耦合等方案的石墨烯光电器件被陆续提出。其中将石墨烯与光波导结合，通过增大光程提高石墨烯光吸收的方案因与现有CMOS 技术兼容且保持了石墨烯宽带吸收的特性得到了广泛关注[4]。同时由于石墨烯自身费米能级可通过外部电场进行调谐，将金属电极与石墨烯进行接触并施加电场可以实现对石墨烯光吸收和光生电流的有效调控[5]。近年来基于石墨烯/光波导结构的光探测器、调制器和偏振器等均取得了一定成果。

为进一步增强对石墨烯光电特性的调控，将光波导引入石墨烯场效应晶体管(Graphene Field-Effect Transistor，GFET)结构中制备出了石墨烯/光波导结合的场效应器件(Graphene Integrated on Waveguide with FET Structure，GWFET)。利用栅极电场对石墨烯费米能级进行调控的同时，由源漏电极对石墨烯光生载流子进行收集。相比传统双电极石墨烯/光波导器件，该结构可以实现更为灵活的石墨烯调控。GWFET 器件应用过程中需要在保证电……