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黑磷--高速数据通信中的“潜力股”

2015.3.27

　　Minnesota大学的研究人员目前正在探索黑磷的光电子功能。在提高光学电路的效率方面，二维黑磷片层存在狭窄但有限的能带，这显著提高了光学电路与光的反应能力，数据速度可达到每秒三十亿位，这相当于我们可以在30秒内下载完成一部标准的高清电影。

　　在快速发展的二维材料中，一种被称为“黑磷”的二维形态磷正逐渐引起人们的关注。

　　和其它二维材料相似，黑磷具有固有能隙，这也是其相对于石墨烯的主要优势。因此基于黑磷的大多数研究旨在将其应用于发展电子器件，如场效应晶体管。

　　与上述思路不同，Minnesota大学的研究人员目前正在探索黑磷的光电子功能，以证明其在使用纳米光学电路的高速数据通信中的潜在应用。

　　黑磷可以说是新的“奇迹材料”，研究者称：在提高光学电路的效率方面，黑磷可超越先前的统领者石墨烯。

　　“在石墨烯被发现后，持续涌现出许多具备新颖光电功能的二维材料”，带领研究团队的李教授在发布会上如是说，“由于这些材料是二维的，将它们与平面光学集成电路一起置于芯片上，可实现光反应的最大化并最大限度发挥它们的奇特性能”。

　　在Nature Photonics期刊发表的一项研究中，研究团队用硅材料制出复杂的光学电路，然后将一薄层黑磷片材置于这一结构上。

　　研究人员仅仅通过将黑磷附加在硅基板上，就能实现片上检测中锗基光学电路所能达到的性能水平。该高性能水平的实现归功于二维黑磷片层存在狭窄但有限的能带，这显著提高了光学电路与光的反应能力。

　　让锗在硅基光学电路上生长十分困难，但是黑磷可以进行分离生长然后再附加在硅基电路或其他材料上。

　　研究表明黑磷基光电探测器可以通过光导纤维实现光学数据的高速传导。在展示中，数据速度可达到每秒三十亿位，这相当于我们可以在30秒内下载完成一部标准的高清电影。

　　“虽然我们的设备已经显示出非常高的运作速度，但我们仍希望通过进一步的优化提高传输速度，”本研究的第一作者Nathan Youngblood在发布会上说，“我们是利用黑磷制造高速光电探测器的先驱者，还需要进行许多工作来为一个完全优化的设备确定理论上的极限。”

材料电路黑磷

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