鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1478次 | 2018年06月09日
石墨烯-硅光電探測(cè)器帶來(lái)物聯(lián)網(wǎng)重大突破
由于石墨烯內(nèi)在帶隙缺失,使得其在數(shù)字邏輯方面的應(yīng)用面臨巨大挑戰(zhàn),這個(gè)弱點(diǎn)已經(jīng)引起許多研究者對(duì)其在光電方面的研究。這種帶隙的缺失使得石墨烯成為一個(gè)寬波段的接收器,能在可見(jiàn)光,紅外和太赫茲的頻率實(shí)現(xiàn)光電探測(cè)。
由歐洲委員會(huì)支持的英國(guó)劍橋大學(xué),以色列希伯來(lái)大學(xué),美國(guó)約翰霍普金斯大學(xué)共同組成的研究小組近期成功地把石墨烯和硅結(jié)合在同一個(gè)芯片上,應(yīng)用該方法組成高效率的肖特基光電探測(cè)器。
研究人員說(shuō)道:“這種光電探測(cè)器是由金屬和半導(dǎo)體連接的。由于光電探測(cè)器是光電連接的關(guān)鍵構(gòu)件,研究結(jié)果可能會(huì)有著更少的能源消耗和信息轉(zhuǎn)移,這一優(yōu)勢(shì)將會(huì)是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵?!?br/>
NanoLetters雜志上曾有研究表明,當(dāng)使用1.55微米入射光的光電二極管時(shí),這些基于石墨烯的光電探測(cè)器可以達(dá)到每瓦0.37安培的電流響應(yīng),這種高響應(yīng)性與目前使用的硅鍺探測(cè)器的硅光子學(xué)相當(dāng)。
然而硅光電探測(cè)器可以用于可見(jiàn)光的檢測(cè),但它們并不能檢測(cè)近紅外輻射,因?yàn)榻t外光子的能量不足以連接硅的帶隙。出于這個(gè)原因,光電探測(cè)器已經(jīng)由硅和鍺的組合制成,但是這需要一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的制造過(guò)程并且造價(jià)昂貴,然而新的基于石墨烯的組合可以以一種更簡(jiǎn)單且廉價(jià)的方式生產(chǎn)新型探測(cè)器。
劍橋大學(xué)石墨烯中心的AndreaFerrari教授在一份新聞稿中說(shuō):“這證明了石墨烯足以與當(dāng)前最先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備相競(jìng)爭(zhēng)。它可以簡(jiǎn)化制備過(guò)程,并在不同波長(zhǎng)都有吸收,這些優(yōu)勢(shì)都為石墨烯集成硅光子鋪平了道路?!睘榱藢?shí)現(xiàn)消耗更少能量的目的,F(xiàn)errari教授說(shuō):“石墨烯能在能源消耗方面戰(zhàn)勝目前的硅光子技術(shù)?!彼J(rèn)為這是目前的重大成就。
關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的光通信,劍橋大學(xué)IlyaGoykhman在一份新聞稿中說(shuō)道:“這是第一步,未來(lái)兩年的目標(biāo)是圓片規(guī)模集成和光電工作包,而石墨烯是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的基礎(chǔ)?!痹诮酉聛?lái)的兩年里,他們的研究將從光電探測(cè)器擴(kuò)展到光學(xué)調(diào)節(jié)器。
Ferrari教授說(shuō)道:“我們已經(jīng)展示了潛在的探測(cè)器,但我們還需要一個(gè)基于石墨烯的調(diào)制器來(lái)構(gòu)建一個(gè)完整且低能量的光學(xué)通信系統(tǒng),石墨烯是解決這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵?!?/p>