文档介绍：学校代码: 10285
学 号: 20134214049
SOOCHOW UNIVERSITY
硕士学位论文
(学术学位)
石墨烯光调制器的研究
Study on optical modulators based on graphene
研究生姓名 甘胜
指导教师姓名 鲍桥梁
专业名称 化学
研究方向 纳米半导体材料与器件
所在院部 功能纳米与软物质学院
论文提交日期
石墨烯光调制器的研究 摘要
摘 要
近年来，石墨烯在光电器件中的应用受到了广泛的关注，它表现出诸多优异
的光电特性，使其在下一代微纳光电子领域有着巨大的潜力。自 2011 年起，一系
列基于石墨烯的光调制器先后被成功研制出来，这已显示出其优异的性能和良好
的应用前景。然而，这类器件面临着石墨烯-光的相互作用较弱，调制速率较慢，
工艺步骤较为复杂，成品率较低等问题。为解决这几个问题，本文采用微环谐振
腔作为基底，以石墨烯作为有源材料，来制备高性能的石墨烯光调制器。具体的
研究内容如下：
1. 基于微环结构的石墨烯电光调制器的研究
为加强石墨烯与光场的相互作用强度，提升器件的调制深度，从而减小器件
的尺寸，本研究采用微环谐振腔与石墨烯的复合结构。此结构因为其独特的谐振
特性，往往有着超高的消光比以及极小的器件尺寸。我们成功制备了基于微环结
构的石墨烯电光调制器，它的调制深度和调制速率分别可达 2 dB 以及 125 MHz，
器件面积仅为 13 μm2，为日后光电子集成回路的应用提供了一种可行的思路。
石墨烯不但拥有优异的光电性质，其在热力学方面的性能也很卓越，尤其是
它的热导率。本研究将这一特性与硅材料显著的热光效应相结合，以制备高性能
的热光调制器。最终，它的调制深度和 10% - 90%上升时间（90% - 10%下降时间）
分别可达 7 dB 以及 750 ns（800 ns），器件面积仅为 10 μm2。与传统的热光调制器
相比，它除了在性能上有所提升，还大大减少了器件的工艺复杂性。该器件可以
很好的被应用于波长滤波器以及阵列开关等领域。
关键词：石墨烯 光调制器 调制深度 调制速率 器件尺寸
作者：甘胜
指导教师：鲍桥梁
I
Abstract Study on optical modulators based on graphene
Study on optical modulators based on graphene