Grafen slår sig sammen med todimensionelle krystaller for hurtigere datakommunikation

Ultrahurtig detektering af lys er kernen i optiske kommunikationssystemer i dag. Drevet af tingenes internet og 5G, datakommunikationsbåndbredden vokser eksponentielt, hvilket kræver endnu hurtigere optiske detektorer, der kan integreres i fotoniske kredsløb.

I det seneste værk offentliggjort i dag i Natur nanoteknologi , forskningsgruppen ledet af prof ved ICFO Frank Koppens har vist, at en todimensionel krystal, kombineret med grafen, har evnen til at detektere optiske impulser med en respons hurtigere end ti picosekunder, samtidig med at en høj effektivitet opretholdes. Ved at bruge ultrahurtige laserimpulser, forskerne har vist en rekordhøj foto-responshastighed for en heterostruktur lavet af todimensionelle materialer. Disse nye materialer får mere og mere opmærksomhed på grund af deres fantastiske og rige variation af egenskaber.

En vigtig fordel ved disse enheder baseret på grafen og andre todimensionelle materialer er, at de kan integreres monolitisk med siliciumfotonik, hvilket muliggør en ny klasse af fotoniske integrerede kredsløb. Selvom denne undersøgelse har været fokuseret på de iboende egenskaber af fotodetektionsenheden, det næste skridt er at udvikle prototype fotoniske kredsløb og udforske måder at forbedre produktionen af ​​disse enheder i stor skala.

Mens prof. Frank Koppens kommenterer "Det er bemærkelsesværdigt, hvordan et materiale, der kun er et par nanometer tykt, kan have så høj ydeevne", ICFO-forsker Mathieu Massicotte og førsteforfatter til denne undersøgelse udtaler, at "Alle vidste, at grafen kunne lave ultrahurtige fotodetektorer, men relaterede todimensionelle krystaller var stadig meget bagud. I vores arbejde viser vi, at ved at kombinere disse to materialer, vi kan få en fotodetektor, der ikke kun er ultrahurtig, men også meget effektiv."

Resultaterne opnået fra denne undersøgelse har vist, at stablingen af ​​halvledende 2D-materialer med grafen i heterostrukturer kan føre til nye, hurtige og effektive optoelektroniske applikationer, såsom højhastigheds integrerede kommunikationssystemer.