乔治·华盛顿大学 硅光子电路上应变工程2D光电探测器的艺术表现
学分:乔治·华盛顿大学 研究人员发现了一种设计光电器件的新方法，即在硅光子平台上拉伸二维材料
乔治·华盛顿大学教授沃尔克·索格领导的团队发明了这种方法，研究人员利用这种方法首次证明了包裹在纳米级硅光子波导周围的二维材料可以产生一种新型的光电探测器，这种探测器可以在1550纳米的技术关键波长下高效工作
这种新的光电探测技术可以推进未来的通信和计算机系统，特别是在机器学习和人工神经网络等新兴领域
现代社会不断增长的数据需求要求在光域中更有效地转换数据信号，从光纤互联网到电子设备，如智能手机或笔记本电脑
这种从光信号到电信号的转换过程是由光电探测器完成的，光电探测器是光网络中的一个关键构件
二维材料具有与光电探测器相关的科学和技术特性
由于它们具有很强的光吸收能力，设计一种基于二维材料的光电探测器可以改善光电转换，从而提高数据传输和通信的效率
然而，二维半导体材料，例如那些过渡金属二元族的材料，由于它们的大光带隙和低吸收，迄今为止还不能在电信波长下有效工作
应变电子学为这个缺点提供了一个解决方案，并为研究人员添加了一个工程工具来修改二维材料的电学和光学特性，从而开创了基于二维材料的光电探测器
认识到应变电子学的潜力，研究人员在硅光子波导上拉伸了一层超薄的碲化钼，一种二维材料半导体，以组装一个新的光电探测器
然后，他们使用新创造的应变电子“控制旋钮”来改变其物理特性，以缩小电子带隙，使该设备能够在近红外波长下工作，即在1550纳米左右的电信(C波段)相关波长下工作
研究人员注意到他们发现的一个有趣的方面:在给定的应变量下，这些半导体二维材料所能承受的应变量明显高于块体材料
他们还指出，与使用石墨烯的其他光电探测器相比，这些新型二维材料光电探测器的灵敏度要高1000倍
具有这种极高灵敏度的光电探测器不仅可用于数据通信应用，还可用于医学传感，甚至可能用于量子信息系统
“我们不仅发现了设计光电探测器的新方法，还发现了一种新的光电器件设计方法，我们称之为‘应变电子学’
这些设备在光数据通信和新兴的用于机器学习和人工智能的光子人工神经网络方面具有独特的性能 “有趣的是，与大块材料不同，二维材料特别有希望成为应变工程的候选材料，因为它们可以在断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应用于许多其他二维材料，希望找到无限的可能性来优化光子器件，”乔治华盛顿大学电气和计算机工程系博士后里什·迈提总结道
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