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更快的未来:基于石墨烯的光电子学

2019-05-28

  作为石墨烯在硅光子学中整合的重要一步,来自石墨烯旗舰的研究人员发表了一篇论文,该论文展示了石墨烯如何为电信波长中的硅光电探测提供简单的解决方案。这篇令人兴奋的研究发表在Nano Letters上,是剑桥大学(英国),希伯来大学(以色列)和约翰霍普金斯大学(美国)之间的合作。

  石墨烯旗舰的使命是将石墨烯从学术实验室转移到工业和社会。这一广泛而雄心勃勃的目标一直是指导旗舰的选择的最前沿; 它专注于真正的问题领域,它可以产生真正的差异,如光通信。

  光通信越来越重要,因为它们有可能解决我们信息时代最大的问题之一:能源消耗。我们日常生活中几乎所有事情都会消耗信息,所有这些信息都是由能量驱动的。如果我们想要越来越多的信息,我们需要越来越多的能量。在不久的将来,数据流量的主要消费者将是机器对机器通信和物联网(IoT)。

  为了实现物联网及其所需的信息水平,目前的硅光子学存在一个问题:它需要的能量是我们能提供的能量的十倍。因此,如果我们想要这个新的,改进的互联网时代,需要找到新的技术,节能解决方案。这就是为什么基于石墨烯的光通信的驱动如此重要。

  在过去几年中,光通信比标准金属电子互连增加了它们的可行性。用于光通信的当前硅基光电探测器在检测近红外范围(用于电信的范围)中的数据时具有主要问题。电信业通过将锗吸收剂与标准硅光子器件集成来克服这一问题。他们已经能够使用这个过程在芯片上制作功能完备的设备。但是,这个过程很复杂。

  在新论文中,石墨烯与芯片上的硅接口,以制造高响应度的肖特基势垒光电探测器。这些基于石墨烯的光电探测器使用雪崩倍增在1.55μm处获得0.37A / W的响应度。这种高响应度可与目前硅光子学中使用的硅锗探测器相媲美。

  来自剑桥石墨烯中心的Andrea Ferrari教授,也是石墨烯旗舰管理委员会的科学技术官员和主席; “这是一个重要的结果,它证明了石墨烯可以通过生产可以更简单,更便宜并且工作在不同波长的器件来与现有技术竞争。从而为石墨烯集成硅光子学铺平了道路。”

  来自剑桥大学的Ilya Goykhman博士和论文的第一作者说:“这里的愿景是石墨烯在实现光通信技术方面发挥重要作用。这是迈向这一目标的第一步,并且在未来两年内,旗舰级晶圆级集成和光电子工作包的目标是要真正做到这一点。“

  在进一步讨论Graphene Flagship及其合作研究方法时,Ferrari教授评论说“石墨烯在能耗方面可以击败当前的硅光子技术。石墨烯旗舰公司正在投资大量资源进行晶圆级集成,创建一个新的工作包。我们已经确定了一个愿景,其中石墨烯是数据通信的支柱,我们计划在2018年之前建立一个能够传输4x28 GB / s的电信银行。该纳米快报的研究报告是实现这一目标的第一步。愿意,其重要性得到爱立信和阿尔卡特朗讯等公司的认可,他们已加入旗舰店帮助开发它。“

  “我们已经展示了探测器的潜力,但我们还需要生产一种基于石墨烯的调制器,以拥有一个完整的,低能耗的光学通信系统,旗舰公司正在努力解决这个问题。旗舰公司已经在右边收集了合适的人员在适当的时间共同努力实现这一目标。欧洲将处于这项技术的最前沿。这对欧洲来说是一个巨大的挑战,也是一个很好的机会,因为这些设备具有如此高的附加价值有效地在欧洲制造该设备 - 保持该技术在欧洲社区的价值,“法拉利教授说。

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