東南大學電子科學與工程學院的研究團隊在石墨烯光電器件領域取得了一系列具有重要意義的科研進展,為下一代高速、高效、柔性光電子技術的發展奠定了堅實的理論與實驗基礎。
石墨烯,作為一種由單層碳原子構成的二維材料,自被發現以來就因其卓越的電子遷移率、優異的光學透明性、極高的機械強度和良好的柔韌性,而被視為未來光電器件的革命性材料。如何克服其零帶隙的固有特性,實現高效的光電轉換與調控,一直是該領域面臨的重大挑戰。東南大學的研究團隊通過創新性的材料設計與器件結構優化,在這一關鍵問題上取得了顯著突破。
據悉,該團隊的研究工作主要集中在兩個核心方向:一是通過構建新型異質結與能帶工程,有效調控石墨烯的光電響應特性;二是開發新型微納加工工藝,制備出高性能、高集成度的石墨烯基光電探測與調制器件。
在異質結研究方面,團隊通過將石墨烯與其它二維半導體材料(如過渡金屬硫族化合物)或特定介電層進行精準堆疊與集成,成功構筑了具有高效電荷分離與輸運能力的范德華異質結。這種結構不僅拓寬了器件的光譜響應范圍,從可見光延伸至近紅外甚至中紅外波段,還顯著提升了器件的光電探測率與響應速度。實驗表明,基于此類異質結的光電探測器,其響應度與探測率指標已達到國際先進水平。
在器件工藝方面,團隊開發了與現有半導體工藝兼容的微納制造技術,實現了石墨烯器件的高精度圖形化與性能可控性。他們成功制備出超快響應、超寬波段工作的石墨烯光電探測器,以及低功耗、高調制速率的石墨烯電光調制器。這些器件在高速光通信、傳感成像、量子信息處理等領域展現出巨大的應用潛力。例如,其研制的調制器有望為數據中心內部的高速光互連提供核心器件解決方案,助力突破現有技術瓶頸。
團隊還深入研究了光與石墨烯相互作用的新物理機制,為器件性能的進一步優化提供了理論指導。相關研究成果已陸續發表在《自然·通訊》(Nature Communications)、《先進材料》(Advanced Materials)等國際頂級學術期刊上,并獲得了國內外同行的廣泛關注與高度評價。
業內專家指出,東南大學團隊的這一系列進展,不僅推動了石墨烯基礎物理研究的深入,更重要的是打通了從基礎材料到高性能器件的關鍵技術路徑,標志著我國在二維材料光電器件這一前沿競爭領域已占據重要一席。隨著工藝的進一步成熟與集成化水平的提升,基于石墨烯的柔性、透明、可穿戴光電子系統有望從實驗室走向實際應用,深刻改變信息技術、生物醫療、能源環境等多個產業的面貌。
可以預見,隨著以東南大學團隊為代表的科研力量持續攻關,石墨烯這一‘神奇材料’在光電子領域的巨大潛能將加速釋放,為全球科技創新與產業升級注入強勁動力。
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更新時間:2026-10-15 07:16:56