國內(nèi)少層黑磷制備獲重大突破 光通信系統(tǒng)發(fā)展再上新臺階

　　ICCSZ訊  目前，由于傳統(tǒng)的電子處理速度逐漸逼近物理極限，人們將越來越多的目光投向全光信號處理技術(shù)，尤其是在高速光通信和光計算領(lǐng)域，全光信號處理的呼聲極高。而作為克服傳統(tǒng)電子信號處理瓶頸的有效手段，全光信號處理亟需先進(jìn)的非線性光學(xué)材料與器件支撐。因此，新型二維材料以其所具備的優(yōu)異非線性光學(xué)效應(yīng)(飽和吸收效應(yīng)和光克爾效應(yīng))，被廣泛應(yīng)用于光通信信號處理、非線性光學(xué)光譜檢測等多個領(lǐng)域。

　　黑磷，作為一種新型的層狀結(jié)構(gòu)材料，具有0.3-2 eV可調(diào)節(jié)的直接帶隙能帶結(jié)構(gòu)，具有高遷移率，并且其光電性質(zhì)具有面內(nèi)各向異性。上述特征使得黑磷在射頻器件、邏輯晶體管、紅外光調(diào)制器、偏振器等應(yīng)用中表現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢。

　　然而盡管黑磷納米材料被廣泛看好，但大面積均勻少層黑磷的實際應(yīng)用由于固有缺陷的存在以及合成過程中不可逆的氧化作用而受到嚴(yán)重的限制。針對上述問題，深圳大學(xué)張晗教授團(tuán)隊采用電化學(xué)陰極剝離方法聯(lián)合離心技術(shù)，成功制備出了大面積少層黑磷，并構(gòu)建了黑磷-微納光纖復(fù)合結(jié)構(gòu)，將之成功地應(yīng)用于全光信號處理。

　　該團(tuán)隊采用電化學(xué)陰極剝離方法，聯(lián)合離心技術(shù)成功制備出了大面積少層(主要是4層)黑磷。然后，將少層黑磷材料光沉積在微納光纖的拉錐區(qū)上，制備出黑磷-微納光纖復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中微納光纖作為光波導(dǎo)，實現(xiàn)光在微納光纖中的穩(wěn)定傳輸。利用微納光纖表面的倏逝場和少層黑磷材料的相互作用，在高功率激光抽運下，黑磷的載流子會發(fā)生帶間躍遷。在載流子的弛豫時間內(nèi)，體系對其他透過的光不再吸收，由此即實現(xiàn)了黑磷的飽和吸收特性?；诖?，該團(tuán)隊首次實現(xiàn)了能夠抑制噪聲、增強光脈沖信噪比的全光閾值器件，并且首次實現(xiàn)了基于黑磷-微納光纖復(fù)合結(jié)構(gòu)的全光調(diào)制器。

　　張晗教授團(tuán)隊的工作不僅表明通過電化學(xué)剝離方法可以成功制備出可擴展的少層黑磷，而且可應(yīng)用黑磷優(yōu)異的非線性光學(xué)特性來改進(jìn)光通信系統(tǒng)的性能。該項工作不僅為二維材料光子學(xué)也為光通信系統(tǒng)的發(fā)展打開了一扇新的大門。