光电器件

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。

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。

倾斜入射光的入射角，石墨烯等具有中心对称结构的材料也会产生太赫兹发射，这被归因于光拖曳效应（photon-drag effect）：在非热电子和空穴数量的不对称分布下，斜入射的飞秒光泵浦脉冲的有限面内光子动量转移到电子空穴对，导致价带和导带之间产生非垂直跃迁，进而产生非零位移电流偶极子和太赫兹发射。和水平生长的多层石墨烯相比，垂直生长石墨烯的太赫兹发射具有更高的效率。

成功地以电子方式产生并控制了最短脉冲宽度为 1.2 皮秒的石墨烯等离子体1 波包2 的传播。这一结果表明，太赫兹信号的相位和振幅可以通过石墨烯等离子体进行电子控制。它使太赫兹信号处理方法有别于使用晶体管的传统电路技术，有望为今后实现超高速信号处理做出贡献。