国内少层黑磷制备获重大突破 光通信系统发展再上新台阶

　　ICCSZ讯  目前，由于传统的电子处理速度逐渐逼近物理极限，人们将越来越多的目光投向全光信号处理技术，尤其是在高速光通信和光计算领域，全光信号处理的呼声极高。而作为克服传统电子信号处理瓶颈的有效手段，全光信号处理亟需先进的非线性光学材料与器件支撑。因此，新型二维材料以其所具备的优异非线性光学效应(饱和吸收效应和光克尔效应)，被广泛应用于光通信信号处理、非线性光学光谱检测等多个领域。

　　黑磷，作为一种新型的层状结构材料，具有0.3-2 eV可调节的直接带隙能带结构，具有高迁移率，并且其光电性质具有面内各向异性。上述特征使得黑磷在射频器件、逻辑晶体管、红外光调制器、偏振器等应用中表现出独特的优势。

　　然而尽管黑磷纳米材料被广泛看好，但大面积均匀少层黑磷的实际应用由于固有缺陷的存在以及合成过程中不可逆的氧化作用而受到严重的限制。针对上述问题，深圳大学张晗教授团队采用电化学阴极剥离方法联合离心技术，成功制备出了大面积少层黑磷，并构建了黑磷-微纳光纤复合结构，将之成功地应用于全光信号处理。

　　该团队采用电化学阴极剥离方法，联合离心技术成功制备出了大面积少层(主要是4层)黑磷。然后，将少层黑磷材料光沉积在微纳光纤的拉锥区上，制备出黑磷-微纳光纤复合结构，其中微纳光纤作为光波导，实现光在微纳光纤中的稳定传输。利用微纳光纤表面的倏逝场和少层黑磷材料的相互作用，在高功率激光抽运下，黑磷的载流子会发生带间跃迁。在载流子的弛豫时间内，体系对其他透过的光不再吸收，由此即实现了黑磷的饱和吸收特性。基于此，该团队首次实现了能够抑制噪声、增强光脉冲信噪比的全光阈值器件，并且首次实现了基于黑磷-微纳光纤复合结构的全光调制器。

　　张晗教授团队的工作不仅表明通过电化学剥离方法可以成功制备出可扩展的少层黑磷，而且可应用黑磷优异的非线性光学特性来改进光通信系统的性能。该项工作不仅为二维材料光子学也为光通信系统的发展打开了一扇新的大门。