研究人员创造了用于电信波长的2D材料光电探测器

华盛顿，2020.07.28——乔治华盛顿大学的一个研究团队利用2D材料和“应变光电子学”的方法创造了一种能够在1550 nm波长处高效工作的光电探测器，该光谱区提供了较低的损耗传输和光学增益。

研究人员在纳米级硅光子波导的顶部拉伸了一层超薄的碲化钼。他们使用应变工程技术改变了2D材料的物理特性，以缩小电子带隙。这种方法使设备可以在近红外波长下工作，特别是在与电信C波段相关的波长（约1550 nm）下工作。

硅光子电路上的应变工程二维光电探测器的艺术表示。由Mario Miscuglio /乔治华盛顿大学提供。

据研究人员称，由于二维过渡金属二卤化物材料的光学带隙较大，因此尚未在电信C波段中制造出高效的光电探测器。由于2D材料表现出强大的光学吸收性，因此基于2D材料的光电检测器可以提供更好的光电转换，从而提高数据传输和电信效率。

Volker Sorger教授说：“我们不仅找到了一种工程设计光电探测器的新方法，而且还发现了一种用于光电器件的新颖设计方法，我们将其称为应变光电子学。这些设备具有独特的特性，可用于光学数据通信以及用于机器学习和AI的新兴光子人工神经网络。”

研究人员发现，对于任何给定的应变量，与块状材料相比，二维半导体材料可以承受的应变量明显更高。此外，发现新的基于2D材料的光电探测器比使用石墨烯的光电探测器灵敏度高1000倍。具有这种极高灵敏度的光电探测器可能对医学传感甚至量子信息系统以及数据通信应用有用。

  研究人员Rishi Maiti说：“有趣的是，与散装材料不同，二维材料是应变工程特别有前途的候选者，因为它们可以在破裂前承受更大的应变。在不久的将来，我们希望将应变动态地施加到许多其他二维材料上，以期找到优化光子器件的无限可能。”