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石墨烯实用化进程迈出重要一步
作者: 发布时间:2017-11-09 阅读次数:

  在石墨烯旗舰计划的支持下,来自剑桥大学、锡伯杜大学和约翰霍普金斯大学的研究科学家合作将石墨烯集成进入硅光电子电路,可为硅基光电子探测提供简单的解决方案,该研究意味着石墨烯在硅光电子学中的实用化进程迈出重要一步。研究成果发表在近期的《纳米快报》上。 

  石墨烯旗舰的目的是通过工业化将石墨烯从实验室进入社会应用。这一远大的目标意味着旗舰计划的研究方向为最前沿的石墨烯材料技术,将着眼于解决产生实质影响的实际问题,如光通信领域。 

  光通信是解决信息时代最重大问题之一——能量损耗的重要途径,因而变得越来越受重视。我们在日常生活中几乎所需的一切信息都需要能源,越来越多的信息产生于传递就意味着需要越来越多的能源。在不久的将来,机器到机器以及物联网(IoT)将成为信息的主要消耗者。为了满足物联网所需的信息量,硅光子学需要当前十倍以上的能量。所以,如果为了适应新的信息时代的要求,需要开发新的技术,实现低功耗的解决方案。这也是基于石墨烯的光通信研究的必要性和重要性。 

  在过去的几年中,光通信的可行性已经超过标准的基于金属的电子连接器。当前用于光通信的硅基光子探测器在近红外区存在一个主要问题。通信界已通过将锗吸收剂整合入标准硅光子器件中来解决这个问题,并能使用该工艺实现芯片的全部功能。然而,这个工艺非常复杂。 

  在该研究中,将石墨烯用于硅芯片上,以获得高响应的肖特基光电探测器。这些基于石墨烯的光电探测器使用雪崩增益时,在1.55μm的响应率达到0.37A/W。这个高响应率与目前硅光子中使用的硅锗探测器响应率相当。 

  石墨烯旗舰计划科技主管和管理委员会主席,剑桥大学石墨烯中心的安德烈·法拉利教授表示,该研究取得了重要进展,证明石墨烯可以用于制备工艺更简单、成本更低、能在不同波长下工作、并满足各项需求的光电探测器,为石墨烯集成进入硅光电子元器件铺平道路。石墨烯解决了当前硅光子技术在能耗方面的问题,石墨烯旗舰计划基于此项研究正投入大量资源用于圆片规模集成研究,并已确定远景:石墨烯将成为用于数据通信的关键材料,计划在2018年建成具备4x28 GB/s传输能力的“通信库”。这项研究已经向该远景迈出了第一步,如爱立信和阿尔卡特朗讯等加入旗舰计划的通信公司也已认识到该研究的重要性,也将致力于开发响应技术和产品。 

  (曹  摘自 《科技日报》,2016-07-07 

 
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