國內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，尤其是在高速光通信和光計算領域，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的非線性光學材料與器件支撐。因此，新型二維材料以其所具備的優(yōu)異非線性光學效應(飽和吸收效應和光克爾效應)，被廣泛應用于光通信信號處理、非線性光學光譜檢測等多個領域。

　　黑磷，作為一種新型的層狀結構材料，具有0.3-2 eV可調節(jié)的直接帶隙能帶結構，具有高遷移率，并且其光電性質具有面內各向異性。上述特征使得黑磷在射頻器件、邏輯晶體管、紅外光調制器、偏振器等應用中表現出獨特的優(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重的限制。針對上述問題，深圳大學張晗教授團隊采用電化學陰極剝離方法聯合離心技術，成功制備出了大面積少層黑磷，并構建了黑磷-微納光纖復合結構，將之成功地應用于全光信號處理。

　　該團隊采用電化學陰極剝離方法，聯合離心技術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-微納光纖復合結構，其中微納光纖作為光波導，實現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，體系對其他透過的光不再吸收，由此即實現了黑磷的飽和吸收特性。基于此，該團隊首次實現了能夠抑制噪聲、增強光脈沖信噪比的全光閾值器件，并且首次實現了基于黑磷-微納光纖復合結構的全光調制器。

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