光電應用比如光電探測器和發射器都依賴于其活性物質與光強烈相互作用，所以大家會質疑二維材料的性能這無可厚非。畢竟二維材料的橫截面最多只能由幾個原子構成，因而沒有足夠的物質與光相互作用。然而，即便隨手在網上一搜便會得到許多有關石墨烯和二維光學材料論文和專利。那么是什么讓這些材料如此有吸引力呢?
1. 超高速自由電子漂浮在石墨烯晶格上
石墨烯的原子結構是每個碳原子都會連結其他三個原子，這對于其性能有著非常深遠的影響。這是因為這樣的結構使得一大群自由電子以極快的速度移動產生了前所未有的電子遷移率。因此，在高頻即便吸收少量的光便可有效地探測到變化。利用石墨烯的特性和一些巧妙的設計，已多次實現了石墨烯光電探測器在可見光和近紅外光譜的極高響應率。然而，真正令人興奮的進展是在1550nm左右波長的電信頻率中石墨烯光電探測器已實現數萬兆赫的操作速度!
2. 鈍化表面和晶格錯配現象的消失
二維材料只在范德華力的基礎上相互作用于表面(這些微弱的力量保持了石墨各層的結合!)，因此它們不像傳統材料在硅上沉積時會產生表面應力。當然他們的表面同樣自然鈍化，由于沒有懸空鍵, 不僅最大程度降低損耗，也能降低光波導集成的難度。這些屬性使得全球研究人員不僅可以在硬基板，而且在柔性基板和透明基板上，利用半導體二維材料提取光時都能產生較高量子產率(已經證明近似使用完美晶體的產能)。
在未來幾年，光發射器、調節器和光電探測器的研發浪潮必將到來。我們已經看到了石墨烯探測器與硅技術的集成方面的大量技術準備，但研究人員仍有大量機會將這種神奇的材料應用于集成電路芯片!
京公網安備 11010502049343號