用于片上光子学的二维材料

光电子应用，如光电探测器和发射万博电脑网页版登录器，依赖于其活性材料与光的强烈相互作用的能力，我们不能因为质疑二维(2D)材料的能力而受到指责。毕竟，它的横截面至多是由很少的原子组成的，这意味着几乎没有足够的物质与任何数量的光相互作用。然而，即使常规的谷歌搜索也会产生大量关于石墨烯和2D材料光子学的论文和专利。那么是什么让这些材料如此吸引人呢?

1.漂浮在石墨烯晶格上的超高速自由电子

石墨烯的原子结构是每个碳原子与另外三个碳原子结合，这对其性能有着非常深远的影响。这是因为这样的安排创造了自由电子云，以极高的速度移动，这是前所未有的电子移动性的来源。因此，即使吸收少量的光，也可以相当有效地用于检测高频的变化。(如果你想知道为什么这很重要，请阅读Mark Dineen博士的博客可使光)．利用石墨烯的这一特性和一些巧妙的工程技术，石墨烯基光电探测器在可见光和近红外光谱中都具有极高的响应性。然而，真正令人兴奋的发展发生在1550nm左右的电信波段，石墨烯光电探测器的工作速度超过了几十千兆赫!

2.无源表面和没有晶格失配问题

二维材料与表面的相互作用纯粹是基于范德华力(这些是使石墨层在一起的弱力!)，所以它们不受应变的影响，而应变是在硅上沉积传统材料时产生的。它们的表面也自然钝化，即没有悬空键，这不仅使损失最小化，也减轻了与光子波导集成的困难。这些特性使全球的研究人员能够从半导体二维材料中提取光，不仅在传统的硬衬底上，而且在柔性和透明衬底上，具有极高的量子产率(使用完美晶体已证明接近单产率)。

我们不需要水晶球就能预测，在未来几年内，在光源、调制器和光电探测器方面的研究和开发工作将会激增。在石墨烯探测器与硅技术的集成方面，我们已经看到了许多技术准备方面的飞跃，但对于研究人员来说，将这类令人着迷的材料引入芯片光子集成电路方面有很大的机遇!

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作者:Ravi Sundaram博士