Lors de la réunion internationale IEEE sur les dispositifs électroniques de cette semaine (IEDM 2014), Le centre de recherche en nanoélectronique imec et son laboratoire associé à l'Université de Gand ont démontré le premier modulateur d'électro-absorption optique (EAM) au graphène intégré de l'industrie capable d'une vitesse de modulation de 10 Gb/s. Combinant une faible perte d'insertion, basse tension d'entraînement, haute stabilité thermique, fonctionnement à large bande et empreinte compacte, l'appareil marque une étape importante dans la réalisation de la prochaine génération, interconnexions optiques intégrées haute densité et basse consommation.
Modulateurs optiques intégrés à vitesse de modulation élevée, un faible encombrement et un fonctionnement athermique à large bande sont fortement souhaités pour les futures interconnexions optiques au niveau de la puce. Le graphène est un matériau prometteur pour y parvenir, grâce à son absorption rapide sur une large gamme spectrale. L'EAM graphène-silicium d'Imec se compose d'une structure de condensateur graphène-oxyde-silicium de 50 µm de long implémentée au-dessus d'un guide d'ondes à nervures de silicium sur isolant (SOI) planarisé. Pour la première fois, une modulation optique de haute qualité a été démontrée dans un modulateur hybride graphène-silicium, à des débits allant jusqu'à 10 Gb/s. Une perte d'insertion optique compétitive inférieure à 4 dB et un taux d'extinction de 2,5 dB ont été obtenus sur une large plage de longueurs d'onde de 80 nm autour de 1550 nm de longueur d'onde centrale. De plus, aucun changement significatif des performances n'a été observé pour des températures comprises entre 20 et 49 °C, impliquant un fonctionnement athermique robuste. En tant que tel, L'EAM graphène-silicium d'imec surpasse les EAM SiGe de pointe en termes de robustesse thermique et de spécifications de bande passante optique.
"Avec ce résultat révolutionnaire, imec a illustré l'énorme potentiel des modulateurs optiques EA au graphène par rapport à la thermique, bande passante, et les avantages de l'empreinte, " a déclaré Philippe Absil, Directeur du département Technologies 3D et Optiques chez imec. "Cette réalisation souligne notre travail dévoué et notre leadership industriel en R&D sur l'entrée/sortie optique au niveau de la puce à large bande passante. Les travaux futurs se concentreront sur l'amélioration de la vitesse de modulation de notre EAM en graphène, similaire à la vitesse obtenue dans des modulateurs Si(Ge) hautement optimisés (30-50 Gb/s)."
