现在,Gu 的团队将硅与一种具有更多有益特性的材料(二维材料石墨烯)相结合。二维材料以只有一层原子而得名。与硅相比,石墨烯具有更好的载流子迁移率以及直接带隙,使得电子传输得更快,并且电气和光学特性更好。通过将硅与石墨烯相结合,科学家们将可以继续利用已经在硅器件中使用的技术,硅与石墨烯的结合使运行速度变得更快。博士生 Thomas Kananen 表示:“通过研究材料的特性,我们能否比现在做更多的事情?这就是我们想要搞清楚的。”
为了将硅与石墨烯相结合,团队采用了一种他们正在开发的方法。一篇发表在《npj 2D Materials and Application》期刊上的论文描述了这种方法。团队将石墨烯放置到一个特殊的地方,即所谓的“p-i-n结”。它是材料之间的一种接口。通过将石墨烯放置在“p-i-n 结”上,团队以一种可以提升响应率和器件速度的方法优化了这个结构。
(图片来源:参考资料【2】)
这个方法很健壮,而且便于其他研究人员采用。这一工艺产生在12英寸的超薄材料晶圆上,并利用了小于一毫米的元件。某些元件是在商业制造厂生产。其他的工作在特拉华大学的纳米制造设施进行,材料科学与工程系副教授 Matt Doty 是该设施的主任。
硅与石墨烯结合之后,可作为光电探测器使用,可以感知光线,并制造电流,并且比现有方案的带宽更大和响应时间更少。所有这些研究意味着未来将带来更便宜、更快速的无线设备。博士后研究员、发表在《npj 2D Materials and Application》期刊上的论文第一作者 Tiantian Li 表示:“它可以使得网络更强、更好、更便宜。这是光子学的关键点。”