光电器件

近日，东南大学倪振华、王俊嘉教授和中国电子科技集团第五十五研究所带领研究团队利用金辅助转移方法实现了基于热光学和电吸收效应的石墨烯-硅集成调制器。与其他石墨烯转移方法相比，金辅助方法采用金膜而不是 PMMA 作为支撑层，提供了简化的制造和低接触电阻，得益于此，由金辅助转移实现的石墨烯-硅集成平台支持高性能光调制，展示了更高的效率和更快的调制速度。

这项工作揭示了石墨烯/钙钛矿结构复合异质结的光物理性质，认为它们是开发小型化自旋光子器件的有希望的候选者。 

在这里，我们采用了超表面辅助石墨烯光电探测器，能够同时检测和区分宽带光（1-8μm）的各种偏振态和波长，波长预测精度为0.5μm。

概念验证实验结果显示，在一个16平方微米的MATBG器件中，单个红外光子的吸收能够完全破坏超导态。这一发现不仅揭示了MATBG与光子的相互作用机制，还为使用莫尔超导体开发革命性的量子设备和传感器提供了新的路径。

通过将MoS₂和黑磷（BP）等二维材料与石墨烯结合，本文开发的光伏探测器不仅实现了高效的MWIR光探测功能，还集成了超快闪存和计算能力。这种集成创新打破了传统MWIR探测器对冷却需求的限制，提供了高响应性和低功耗的解决方案，对便携式和低成本的红外成像系统具有重要意义。

有鉴于此，近日，西湖大学李兰研究员团队通过将石墨烯-Al2O3-In2Se3异质结与微环谐振器(MRRs)集成，开发了非易失性电-光响应。在这种紧凑的器件中，石墨烯的光学吸收系数被α-In2Se3中的面外铁电极化大大调节，从而在MRRs中实现非易失性光传输。这项工作表明，将石墨烯与铁电材料相结合，为开发用于光学神经网络等新兴应用的光子电路中的非易失性器件铺平了道路。

研究团队最新报道了旋转角度对转角单-双层石墨烯中的光与物质相互作用的调控现象。当范霍夫奇点（VHSs）的能量差与激发激光的能量相匹配时，VHSs的产生显著增强了拉曼G峰。在特定的扭曲角度下，由于双共振拉曼散射过程的作用，TMBG中观察到了新的拉曼峰R峰和R’峰。更进一步，得益于VHSs增强的光激发电子带间跃迁，发现与单层和三层石墨烯器件相比，TMBG光电探测器在与入射光共振的转角下，其光响应率分别提升了31倍和15倍，并且对不同波长的入射光表现出了优异的选择性。这些发现不仅为深入理解石墨烯中光与物质的相互作用提供了新的视角，也为开发新型二维材料范德华异质结光电器件提供了新的可能性。

研究展示了一种频率响应大于400GHz的自供电石墨烯光电探测器。该器件将超材料完美吸收器结构与石墨烯相结合，其中的非对称谐振器在石墨烯通道内诱导光热电定向光电流。该器件具有与光热电效应相关的准瞬时响应。典型的漂移/扩散时间优化并不需要高速响应。我们的研究结果表明，这些光热电定向光电流具有超越许多其他石墨烯光电探测器和大多数传统技术带宽的潜力。

首先，作者全面分析了几种代表性的2D材料，包括石墨烯、黑磷和过渡金属二硫化物（TMDCs）。这些材料不仅具有丰富的能带结构和光学性质，还能够在广泛的波长范围内实现高效的光电响应，甚至涵盖中红外和太赫兹波段。其次，作者深入研究了2D材料与硅光子器件的集成方法和大规模制备策略。由于2D材料的原子级厚度和良好的柔韧性，它们能够与成熟的CMOS加工技术完美结合，可以在硅光子结构上实现大规模集成，从而显著提升光电探测器的性能和可靠性。最后，作者重点探讨了这些新材料在现代通信技术中的多样化应用，包括室温成像、视觉传感器、光谱仪和测距系统等。这些应用展示了2D材料在不同领域的广泛应用潜力，进一步证明了其在光电子集成领域的重要性和可行性。

在这项研究中，研究人员提出了一种创新的电荷转移掺杂策略。他们通过将石墨烯氧化物（GO）悬浮液与2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基喹啉二甲烷（F4TCNQ）简单混合，并结合超声波处理，成功制备了F4TCNQ-GO复合薄膜。这种复合薄膜在650纳米波段的光响应性达到了惊人的1.57 × 10^3 A/W，超越了过去十年中报道的大多数基于GO/石墨烯的光电探测器。

3D -石墨烯的天然纳米级谐振腔结构提高了光子捕获效率，从而增加了光载流子的产生。n掺杂可以微调电子结构，提高肖特基势垒高度，减少暗电流。制备的光电探测器具有优异的自驱动光响应，特别是在1550 nm处，具有良好的光响应率(79.6 A/W)，比检出率(1013 Jones)和130 μs的快速响应。此外，它支持逻辑电路，高分辨率模式图像识别，以及可见光到近红外范围(400-1550 nm)的宽带光谱记录。