AS：基于2D材料光电子学信息功能器件的新发展学术资讯

来源：材料科学前沿

作为二维材料家族的第一个成员，石墨烯获得了2010年的诺贝尔物理学奖。迄今为止，已经有大约700种二维材料被实验或理论证明是稳定存在的。近十年来，二维材料在凝聚态物理、材料科学、能源科学、电子学、光子学、光电子学等基础物理研究领域，以及光伏器件、半导体、场效应晶体管、电极、电池、生物监测器、传感器等实用研究领域都取得了突破性进展，受到了科学界的广泛关注。其中，利用不同的2D材料(如石墨烯、TMDs、黑磷、MXenes及其范德华异质结构)，结合光纤、光波导和谐振腔等丰富的载体平台，发展新型光电器件(如激光、调制器、光电探测器、等离子体发生器和传感器)，已经成为该领域的研究热点，并不断有高质量的工作被报道。

鉴于此，电子科技大学姚佰承教授和深圳大学张晗教授团队综述了近期基于2D材料光电子学信息功能器件的新发展，以“2D Material Optoelectronics for Information Functional Device Applications: Status and Challenges”为题，在线发表在《Advanced Science》（DOI: 10.1002/advs.202000058）上。综述围绕材料种类和光电子器件类型进行了深入讨论，总结了石墨烯、TMDs、黑磷、MXenes、范德华体系等主流二维材料的光电子特性，进而分类介绍了基于这些二维新材料的激光器、调制器、光电探测器、信号发生器、传感器等光电信息新器件。内容涵盖了二维材料光电响应新机制、材料与光学结构新结合、以及多样化信息器件新功能，并展望了未来的发展方向。

不同的二维材料，具有0到数个电子伏特的丰富带隙，支持从深紫外到微波波段的超宽带光与物质的相互作用。各种二维材料的组合使用，更是让光电子响应的多样性得到了进一步加强。同时，二维材料以其独特的原子级柔性优势，能够通过直接生长和间接转移技术，在基于金属、石英、硅基、超晶等材料的各类现有光电子结构上完成几何组装，在片上和光纤体系中都能发挥作用。进而在为纳尺度上催生出多波段锁模激射、高效率光/电和光/光转换、单分子生化探测、宽带等离激元激发和电控频率梳产生等革命性的技术突破。这些理论设计、材料制备、集成技术和工程应用的革新，为二维材料在先进光信息器件中的蓬勃发展提供了新动力，也不断带来新的未知，提出新的挑战：更多新的二维材料（如二维钙钛矿和拓扑绝缘体）、更多新的工程化技术（如材料打印和复合外延生长）、更多新的学科交叉（如深度学习和生命科学）和更大规模的生产，都值得进一步探索。二维材料光电子学的矿藏，还远远没有枯竭。

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