基于III–V / II–VI材料的发光二极管（LEDs）在中红外（mid-IR）区域具有出色的性能，从而在传感领域具有广泛的应用，包括环境监测，防御和医学诊断。人们正在努力通过将中红外发射器异质集成到硅光子芯片上，以实现芯片传感器。但是，这种方法受到与异质集成过程相关的高成本和界面应变的限制。近日，台湾清华大学ChangHua Liu，华盛顿大学Arka Majumdar等报道了一种基于黑磷（BP）的范德华（vdW）异质结构被用作室温LEDs。
本文要点：
1）在偏置电压下，高密度的电流可以从石墨稳定地注入BP，从而导致线性偏振的中红外光发射，这与BP的直接窄间隙（〜0.3 eV）和各向异性的光电性能有关。基于黑磷（BP）的范德华（vdW）异质结构的设备发出线性偏振光，光谱覆盖了技术上重要的中红外大气窗口。
2）此外，BP LEDs具有快速的调制速度和出色的操作稳定性。测得的峰值外部量子效率可与III–V / II–VI中红外LEDs媲美。
3）通过利用vdW异质结构的可集成性，作者进一步演示了集成了硅光子波导的BP LED。
Tian-Yun Chang, et al. Black phosphorus mid-infrared light emitting diodes integrated with silicon photonic waveguides. Nano Lett., 2020
DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c02818
