We demonstrate 10 Gbit/s operation of InAs/InGaAs quantum dot (QD) p-i-n photodiodes (PDs) grown on on-axis (001) GaP/Si substrates. A 3.0 × 50 μm2 QD PD shows a small dark current of 0.2 nA at a bias voltage of −3 V, which corresponds to a dark current density of 0.13 mA/cm2. This low-dark current characteristic obtained from a narrow-stripe device indicates that sidewall and threading dislocations have small effects on the dark current. The 3 dB bandwidth was 5.5 GHz at a bias voltage of −5 V. Large signal measurement with non-return-to-zero signals shows 10 Gbit/s eye opening.

1.
J. E.
Bowers
,
T.
Komljenovic
,
M.
Davenport
,
J.
Hulme
,
A. Y.
Liu
,
C. T.
Santis
,
A.
Spott
,
S.
Srinivasan
,
E. J.
Stanton
, and
C.
Zhang
,
Proc. SPIE
9774
,
977402
(
2016
).
2.
A. W.
Fang
,
H.
Park
,
O.
Cohen
,
R.
Jones
,
M. J.
Paniccia
, and
J. E.
Bowers
,
Opt. Express
14
,
9203
(
2006
).
3.
S.
Tanaka
,
S.-H.
Jeong
,
S.
Sekiguchi
,
T.
Kurahashi
,
Y.
Tanaka
, and
K.
Morito
,
Opt. Express
20
,
28057
(
2012
).
4.
A. Y.
Liu
,
S.
Srinivasan
,
J.
Norman
,
A. C.
Gossard
, and
J. E.
Bowers
,
Photonics Res.
3
,
B1
(
2015
).
5.
T. H.
Windhorn
,
G. M.
Metze
,
B.-Y.
Tsaur
, and
J. C. C.
Fan
,
Appl. Phys. Lett.
45
,
309
(
1984
).
6.
M.
Sugo
,
H.
Mori
,
Y.
Sakai
, and
Y.
Itoh
,
Appl. Phys. Lett.
60
,
472
(
1992
).
7.
A. Y.
Liu
,
C.
Zhang
,
J.
Norman
,
A.
Snyder
,
D.
Lubyshev
,
J. M.
Fastenau
,
A. W. K.
Liu
,
A. C.
Gossard
, and
J. E.
Bowers
,
Appl. Phys. Lett.
104
,
041104
(
2014
).
8.
S. M.
Chen
,
W.
Li
,
J.
Wu
,
Q.
Jiang
,
M. C.
Tang
,
S.
Shutts
,
S. N.
Elliott
,
A.
Sobiesierski
,
A. J.
Seeds
,
I.
Ross
,
P. M.
Smowton
, and
H. Y.
Liu
,
Nat. Photonics
10
,
307
(
2016
).
9.
J.
Norman
,
M. J.
Kennedy
,
J.
Selvidge
,
Q.
Li
,
Y. T.
Wan
,
A. Y.
Liu
,
P. G.
Callahan
,
M. P.
Echlin
,
T. M.
Pollock
,
K. M.
Lau
,
A. C.
Gossard
, and
J. E.
Bowers
,
Opt. Express
25
,
3927
(
2017
).
10.
Y.
Wan
,
Q.
Li
,
A. Y.
Liu
,
A. C.
Gossard
,
J. E.
Bowers
,
E. L.
Hu
, and
K. M.
Lau
,
Opt. Lett.
41
,
1664
(
2016
).
11.
Y.
Wan
,
J.
Norman
,
Q.
Li
,
M. J.
Kennedy
,
D.
Liang
,
C.
Zhang
,
D.
Huang
,
Z.
Zhang
,
A. Y.
Liu
,
A.
Torres
,
D.
Jung
,
A. C.
Gossard
,
E. L.
Hu
,
K. M.
Lau
, and
J. E.
Bowers
,
Optica
4
,
940
(
2017
).
12.
A. Y.
Liu
,
J.
Peters
,
X.
Huang
,
D.
Jung
,
J.
Norman
,
M. L.
Lee
,
A. C.
Gossard
, and
J. E.
Bowers
,
Opt. Lett.
42
,
338
(
2017
).
13.
D.
Jung
,
J.
Norman
,
M.
Kennedy
,
C.
Shang
,
B.
Shin
,
Y.
Wan
,
A.
Gossard
, and
J. E.
Bowers
,
Appl. Phys. Lett.
111
,
122107
(
2017
).
14.
D.
Jung
,
P.
Callahan
,
B.
Shin
,
K.
Mukherjee
,
A.
Gossard
, and
J. E.
Bowers
,
J. Appl. Phys.
122
,
225703
(
2017
).
15.
D.
Jung
,
Z.
Zhang
,
J.
Norman
,
R.
Herrick
,
M.
Kennedy
,
P.
Patel
,
K.
Turnlund
,
C.
Jan
,
Y.
Wan
,
A.
Gossard
, and
J. E.
Bowers
,
ACS Photonics
5
,
1094
(
2018
).
16.
D.
Inoue
,
D.
Jung
,
J.
Norman
,
Y.
Wan
,
N.
Nishiyama
,
S.
Arai
,
A. C.
Gossard
, and
J. E.
Bowers
,
Opt. Express
26
,
7022
(
2018
).
17.
J.
Norman
,
D.
Jung
,
Y.
Wan
, and
J. E.
Bowers
,
APL Photonics
3
,
030901
(
2018
).
18.
Y.
Wan
,
Z.
Zhang
,
R.
Chao
,
J.
Norman
,
D.
Jung
,
C.
Shang
,
Q.
Li
,
M.
Kennedy
,
D.
Liang
,
C.
Zhang
,
J.
Shi
,
A. C.
Gossard
,
K. M.
Lau
, and
J. E.
Bowers
,
Opt. Express
25
,
27715
(
2017
).
19.
L. M.
Giovane
,
H.-C.
Luan
,
A. M.
Agarwal
, and
L. C.
Kimerling
,
Appl. Phys. Lett.
78
,
541
(
2001
).
20.
J. C.
Campbell
,
D. L.
Huffaker
,
H.
Deng
, and
D. G.
Deppe
,
Electron. Lett.
33
,
1337
(
1997
).
21.
See http://www.osioptoelectronics.com/Libraries/Datasheets/FCI-InGaAs-36C.sflb.ashx for performance of the InGaAs p-i-n photodiode (last accessed May 2,
2018
).
22.
H.
Chen
,
P.
Verheyen
,
P.
De Heyn
,
G.
Lepage
,
J.
De Coster
,
S.
Balakrishnan
,
P.
Absil
,
W.
Yao
,
L.
Shen
,
G.
Roelkens
, and
J.
Van Campenhout
,
Opt. Express
24
,
4622
(
2016
).
23.
R. A.
Binetti
,
X. J. M.
Leijtens
,
T.
de Vries
,
Y. S.
Oei
,
L.
Di Cioccio
,
J. M.
Fedeli
,
C.
Lagahe
,
J.
Van Campenhout
,
D.
Van Thourhout
,
P. J.
van Veldhoven
,
R.
Notzel
, and
M. K.
Smit
,
IEEE Photonics J.
2
,
299
(
2010
).
24.
Y.
Gao
,
Z.
Zhong
,
S.
Feng
,
Y.
Geng
,
H.
Liang
,
A. W.
Poon
, and
K. M.
Lau
,
IEEE Photonics Technol. Lett.
24
,
237
(
2012
).
25.
S.
Feng
,
Y.
Geng
,
K. M.
Lau
, and
A. W.
Poon
,
Opt. Lett.
37
,
4035
(
2012
).
26.
T.
Kageyama
,
Q. H.
Vo
,
K.
Watanabe
,
K.
Takemasa
,
M.
Sugawara
,
S.
Iwamoto
, and
Y.
Arakawa
, in
Proceedings of the Compound Semiconductor Week 2016 (CSW'2016)
, Toyama, Japan (
2016
), p. MoC3-4.
You do not currently have access to this content.