特拉华大学朱莉·斯图尔特 谷廷宜助理教授的研究团队包括(从左至右)研究生茅盾、博士生托马斯·卡南和博士后李天天
学分:特拉华大学 如果你使用智能手机、笔记本电脑或平板电脑，那么你将从光子学的研究中受益，光的研究
在特拉华大学，由电子和计算机工程助理教授谷廷宜领导的一个团队正在开发光子设备的尖端技术，这种技术可以使设备之间以及设备使用者之间的通信速度更快
该研究小组最近设计了一种硅石墨烯器件，可以在不到1皮秒的时间内以亚太赫兹带宽传输射频波——这是很多信息，速度很快
他们的工作在美国化学学会应用电子材料杂志上发表的一篇新论文中有所描述
“在这项工作中，我们探索了石墨烯集成硅光子学在未来光电应用中的带宽限制，”该论文的第一作者、研究生茅盾说
硅是一种天然存在的丰富材料，通常用作电子器件中的半导体
然而，研究人员已经耗尽了仅由硅制成的半导体器件的潜力
这些器件受到硅的载流子迁移率、电荷穿过材料的速度和间接带隙的限制，间接带隙限制了硅释放和吸收光的能力
现在，顾的团队正在将硅与一种性能更好的材料——二维材料石墨烯结合起来
二维材料得名于它们只是一层原子
与硅相比，石墨烯具有更好的载流子迁移率和直接带隙，允许更快的电子传输和更好的电学和光学特性
通过将硅和石墨烯结合，科学家们可能能够继续利用已经用于硅器件的技术——他们将更快地使用硅和石墨烯的结合
特拉华大学的一个团队设计了一种硅石墨烯器件，可以在亚太赫兹带宽内传输不到1皮秒的射频波
学分:特拉华大学 “从材料特性来看，我们能做的不仅仅是工作吗？这就是我们想弄明白的，”博士生托马斯·卡那宁说
为了将硅和石墨烯结合起来，该团队使用了他们开发的一种方法，并在2018年发表在《npj二维材料与应用》上的一篇论文中进行了描述
研究小组将石墨烯放在一个特殊的地方，称为p-i-n结，这是两种材料之间的界面
通过在p-i-n结处放置石墨烯，研究小组优化了结构，提高了器件的响应度和速度
这种方法是稳健的，可以很容易地被其他研究人员应用
这个过程发生在一个12英寸的薄片材料上，并且使用每个小于1毫米的部件
一些部件是在商业铸造厂制造的
其他工作在UD的纳米制造工厂进行，材料科学与工程副教授马特·多蒂是该工厂的主管
“UD纳米制造设施是一个由员工支持的设施，使用户能够制造长度范围小至7纳米的设备，这大约是人类头发直径的10，000倍，”多蒂说
“开放于2016年的UDNF为光电子学、生物医学和植物科学等领域提供了新的研究方向
" 如果你使用智能手机、笔记本电脑或平板电脑，那么你将从光子学的研究中受益，光的研究
这项研究包括在UD的纳米制造工厂制造设备
学分:特拉华大学 硅和石墨烯的组合可以用作光电探测器，它可以感应光并产生电流，比现有产品具有更大的带宽和更短的响应时间
所有这些研究可能会在未来发展出更便宜、更快的无线设备
“它可以使网络变得更强大、更好、更便宜，”博士后研究员、npj二维材料与应用文章李天天的第一作者说
“这是光子学的一个关键点
" 现在这个团队正在考虑如何扩大这种材料的应用
“我们正在寻找更多基于类似结构的组件，”顾说
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