由于具有独特的材料性质和强烈的物质-光相互作用，过渡金属硫族化合物（TMDCs）被广泛用于构建新型光电器件。其中，响应大且速度快的光电探测器具有广阔的应用领域，例如在标准通讯波段运行的高速率传输互连线。然而，TMDCs的本征载流子迁移率较小，成为发展高速传输装置的瓶颈。
有鉴于此，苏黎世联邦理工学院Lukas Novotny、Juerg Leuthold 、Ping Ma等人提出了一种在硅光子平台上集成的基于垂直范德华异质结的高性能光电探测器。垂直的MoTe2-石墨烯异质结构使得TMDCs中的载流子渡越路径最短，并在中等偏压下（–3 V）实现了高达24 GHz的带宽纪录值。通过施加更高偏压或采用更薄的MoTe2片，带宽能进一步增加到50 GHz。同时，该器件在1300 nm波长的入射光下实现了高达0.2 A W–1的外响应值。
该研究阐明了高性能光电探测器的性能权衡与设计方针。作者认为，将二维异质结与波导纳米光子器件结合是实现高性能光电器件（例如，光电探测器，发光器件，电光调制器）的有效平台。
图：MoTe2-石墨烯垂直异质结构光电探测器。
Flöry, N., Ma, P., Salamin, Y. et al. Waveguide-integrated van der Waals heterostructure photodetector at telecom wavelengths with high speed and high responsivity. Nat. Nanotechnol. 15, 118–124 (2020). https://doi.org/10.1038/s41565-019-0602-z
https://www.nature.com/articles/s41565-019-0602-z
