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　　石墨烯，21世纪新资料之王，是一种由碳原子以sp2杂化轨迹组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米资料。应该说是发现的，因为石墨烯本来就存在于大天然中，仅仅很难把它剥离出单层结构来。

　　在2004年，英国的两位科学家将石墨片放置在塑料胶带中，折叠胶带粘住石墨薄片的两边，扯开胶带，薄片也随之一分为二。不断重复这一进程，就可以得到越来越薄的石墨薄片，而其中部分样品仅由一层碳原子构成——他们制得了石墨烯。不到6年，他们就取得了诺贝尔奖。2018年，曹源魔角石墨烯的横空出世，解开了石墨烯的新的篇章。

　　除了这种大天然自身存在的石墨烯，21世纪另一种奇特的资料，便是经过人工结构完成超凡特性的一大类新型资料——“超资料”。这类资料在根本结构、功用和完成办法上与惯例资料彻底不同，其各自的优势和下风也爱憎分明—惯例资料源于天然，易于取得而难于规划；超资料正好相反，易于规划，但在许多情况下却难于取得。

　　超资料触及很多学科范畴，如物理、化学、光电子学、资料科学、半导体科学以及配备制作等，是全球最前沿、最具有战略性含义的研究课题。被美国《Science》杂志列入本世纪前10年的10项重要科学发展之一，一起《Materials Today》杂志也称其为资料科学50年中的10项重要打破之一。

　　我们都知道，网线的传输频率对网线的可支撑的最大传输速度有着最直接的影响，网线的频率越高，它所能到达的最大传输速率也就越高。

　　今天《Science》展现了一个500 GHz、平整频率呼应、依据石墨烯的光电探测器，该探测器在环境条件下跨过200 nm宽的光谱带作业，中心波长习惯规模从1400到4200 nm。该探测器将石墨烯与超资料完美吸收器结合在一起，并经过单模光纤进行直接照明，这打破了集成光子渠道上光电探测器的传统小型化。这种规划答应更高的光功率，一起依然答应创纪录的高带宽和数据速率。

　　石墨烯光电探测器由改善的超资料完美吸收器组成（图1A，B）。它包含金反射器背板、氧化铝间隔层、化学气相堆积(CVD)成长的石墨烯单层、金偶极子天线和氧化铝钝化层。偶极子谐振器与叉指式电触摸线相连。

　　制作结构的扫描电子显微照片以各种扩大倍数显现在图2A-D中。在1550 nm平面波照射下的模仿电场散布中（图2E），亮点显现了相似偶极天线的行为。谐振器经过金属触摸线C)，这不会搅扰场形式。图2E的底部面板显现了接近谐振器的高场。依据现场模仿，经过运用坡印亭定理核算得到的空间吸收散布（图2F）。吸收激烈地会集在示意性增加的相互连接的谐振器邻近（图2F）。

　　为了可以有效地提取发生的部分光激起载流子，研究人员利用了谐振器上的替换触摸金属（图1B）。总的来说，吸收最强的方位（图2F）和驱动场最大的方位（图2G）有很好的堆叠。因而，该规划确保了较短的提取途径和高效快速的载流子提取。

　　图3A中供给了该设备的光学显微镜图画（顶视图）；底部面板显现了与电探针触摸的设备的侧视图以及与单模光纤的直接光学耦合。超资料石墨烯光电探测器的光谱行为如图3B所示，验证了超资料的共振增强。图3C显现了呼应在这五个数量级上的线性行为。没有观察到饱满效应。作者经过激光跳动计划，设备的丈量归一化射频 (RF) 功率显现了在丈量设置规模内从 2 到 500 GHz 的呼应（图3D）。关于 −2.5 ± 1 V 的栅极电压规模，该器材的 RF 呼应是平整的（图3E）。因为试验设备仅限于丈量高达 500 GHz 的频率，因而石墨烯光电探测器的线F）。

　　轻松改动超资料以增强不同波长的吸收。此外，布置具有笔直取向的附加谐振器的规划可以完成与偏振无关的吸收。经过简略地改动偶极谐振器的长度，可以调整共振和吸收（图4）。除了谐振器尺度的直接可调性之外，还可以结合其他功用，例如多谐振，例如，可以运用同一检测器进行近红外和中红外光电检测（图4D-G）。

　　2至500 GHz电光带宽光电探测器可与传统PIN光电探测器技能和单行载流子光电二极管相媲美。经过这些设备，研究人员展现了132 Gbit/s的数据速率，这是迄今为止已知的最高石墨烯数据速率。最终，500 GHz的高带宽和石墨烯与波长无关的吸收使得检测器可以在从1400到4200 nm及以上的窗口中的任何波长下运转。这种新的探测器具有紧凑的占地面积和与CMOS集成的才能，因而可能会满意继续的火急需求。