近年来，在光子集成领域，诸如石墨烯（Graphene）、黑磷（BP）和过渡金属二硫化物（TMDs）等二维材料在工艺加工、光学性能等方面可以满足未来大规模光子集成回路高速率、低功耗的需求。二维材料具有超高载流子迁移率、较强光-物质相互作用和层间范德华力结合等特性，可与集成光学结合，实现高速、高效和易于加工的光电器件。目前二维材料被广泛应用于集成平台的激光源、光学调制器和光电探测器。
华中科技大学武汉光电国家研究中心的董建绩教授和深圳大学张晗教授开展合作研究，对二维材料光电集成器件的重要研究进展进行了系统地梳理和分析，重点讨论了石墨烯、TMD、MXene和BP等二维材料在高速光通信中的制备和应用，首先介绍了二维材料的合成、转移和处理的工艺方法；然后总结了近年来基于二维材料的光源、光调制器和光电探测器在实验和理论上的先进研究成果；最后讨论了基于二维材料光学器件的设计方法、集成手段，分析了当前微纳加工技术中面临的挑战并对应用前景提出展望。此文总结了片上二维材料光学器件的制作手段和应用场景，如图1所示。相比于已公开发表的其他类似综述论文，存在如下研究特色：
图1.片上二维材料光学器件的制作手段和应用场景
1.系统地总结了二维材料的剥离和生长技术、转移方法、定型手段等工艺方法，并列出了一些典型案例，以说明如何在实际应用中选择合适的加工手段。
2.为了满足未来大容量的数据通信需求，在集成光学领域中讨论了基于二维材料的光源、光学调制器和光电探测器这三种片上有源器件的制备手段和相关应用。
3.详细介绍了各种片上二维材料光学器件的基本原理，主要讨论了波导型器件的重要研究成果。
4.总结了各种典型的二维材料光学器件结构，并分析了现有的增强二维材料光-物质作用的光学结构。
相关研究成果近期发表在《Advanced Science》期刊上，董建绩教授和张晗教授为通讯作者，博士生程钊和曹睿为第一作者，该工作得到了国家重点研发项目（2018YFB2201901）、国家自然科学基金委（61805090）的支持。
文献链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202003834
[1] Cheng, Z., Cao, R., Wei, K., Yao, Y., Liu, X., Kang, J., Dong, J., Shi, Z., Zhang, H., Zhang, X., 2D Materials Enabled Next-Generation Integrated Optoelectronics: from Fabrication to Applications. Adv. Sci. 2021, 2003834. https://doi.org/10.1002/advs.202003834
本文版权归原作者所有，文章内容不代表平台观点或立场。如有关于文章内容、版权或其他问题请与我方联系，我方将在核实情况后对相关内容做删除或保留处理！