La detección ultrarrápida de la luz se encuentra hoy en día en el corazón de los sistemas de comunicación óptica. Impulsado por Internet de las cosas y 5G, el ancho de banda de comunicación de datos está creciendo exponencialmente, por lo que se requieren detectores ópticos aún más rápidos que puedan integrarse en circuitos fotónicos.

En el trabajo reciente publicado hoy en Nanotecnología de la naturaleza , el grupo de investigación dirigido por el profesor del ICFO Frank Koppens ha demostrado que un cristal bidimensional, combinado con grafeno, tiene la capacidad de detectar pulsos ópticos con una respuesta más rápida que diez picosegundos, manteniendo una alta eficiencia. Mediante el uso de pulsos láser ultrarrápidos, Los investigadores han demostrado una velocidad de respuesta fotográfica récord para una heteroestructura hecha de materiales bidimensionales. Estos nuevos materiales están ganando cada vez más atención debido a su sorprendente y rica variedad de propiedades.

Una ventaja importante de estos dispositivos basados ​​en grafeno y otros materiales bidimensionales es que pueden integrarse monolíticamente con fotónica de silicio permitiendo una nueva clase de circuitos integrados fotónicos. Aunque este estudio se ha centrado en las propiedades intrínsecas del dispositivo de fotodetección, el siguiente paso es desarrollar prototipos de circuitos fotónicos y explorar formas de mejorar la producción a gran escala de estos dispositivos.

Mientras que el profesor Frank Koppens comenta "Es notable cómo un material que tiene solo unos pocos nanómetros de espesor puede tener un rendimiento tan alto", El investigador del ICFO Mathieu Massicotte y primer autor de este estudio afirma que "Todos sabían que el grafeno podía producir fotodetectores ultrarrápidos, pero los cristales bidimensionales relacionados todavía estaban muy rezagados. En nuestro trabajo demostramos que al unir estos dos materiales, podemos obtener un fotodetector que no solo es ultrarrápido sino también muy eficiente ".

Los resultados obtenidos de este estudio han demostrado que el apilamiento de materiales 2D semiconductores con grafeno en heteroestructuras podría conducir a nuevos, aplicaciones optoelectrónicas rápidas y eficientes, como los sistemas de comunicación integrados de alta velocidad.