[发明专利]一种基于二维材料的全光二极管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于二维材料的全光二极管及其制备方法，所述全光二极管包括：第一介质层、第二介质层和位于所述第一介质层和所述第二介质层之间的石英片；其中，所述第一介质层和所述第二介质层为具有相反的非线性吸收性质的二维非线性光学材料。本发明将具有饱和吸收特性和具有反饱和吸收特性的第一介质层和第二介质层通过平行并置的方式构成一个双分子层的夹层结构，所得到的光子二极管的元件特性完全由每一组成部分决定而不需要引入新的参数，这种结构简单且无需满足周期性结构，无源的，偏振无关的，无需相位匹配。

技术领域

本发明涉及全光非互易性传播技术领域，具体涉及一种基于二维材料的全光二极管及其制备方法。

背景技术

随着信息时代的高速发展，对于密度更大，交换速率更快，功耗更低的器件的需求越来越高，使得人们不断将硅集成小型化，而电子通信又存在“电子瓶颈”，目前全光网络技术可以很好的解决这个问题，而光子二极管作为全光网络的最基本核心器件备受关注。

光子二极管是一种具有二维原子尺寸的微纳光学器件，其非互易性传播结构可以实现光的单向传输，即光信号可以沿着一个方向通过，而在与其相反的方向不通过。如电二极管在传统集成电路系统中一样，在全光网络系统里对光信号运算处理的过程同样离不开能使得光信号实现非互易性传输的元件。因此其在全光网络技术领域具有重要的应用前景。当然，为实现光的非互易性传输，其关键在于需打破光传输的时间反演对称性，虽然这可借助磁光材料或光子晶体来实现，但均存在一些问题：比如延展性不好、制作的成本很高制作工艺复杂，亦或是大部分只能在特定的条件下(电场/磁场，相位匹配)起作用，大小比较大难以集成化。另外对于绝大部分传统的光子二极管只能在很窄的波段范围内实现光子二极管的作用，这个缺点严重限制了这些传统应用的使用范围。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于二维材料的全光二极管及其制备方法，旨在解决现有光子二极管延展性不好，制作成本高，制作工艺复杂，只能在特定条件下起作用，大小比较大难以集成化，只能在很窄的波段范围内实现光子二极管的作用等问题。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种基于二维材料的全光二极管，其中，所述全光二极管包括：第一介质层、第二介质层和位于所述第一介质层和所述第二介质层之间的石英片；其中，所述第一介质层和所述第二介质层为具有相反的非线性吸收性质的二维非线性光学材料。

所述的基于二维材料的全光二极管，其中，所述第一介质层为具有饱和吸收特性的二维非线性光学材料；所述第二介质层为具有反饱和吸收特性的二维非线性光学材料。

所述的基于二维材料的全光二极管，其中，所述第一介质层为具有反饱和吸收特性的二维非线性光学材料；所述第二介质层为具有饱和吸收特性的二维非线性光学材料。

所述的基于二维材料的全光二极管，其中，所述具有饱和吸收特性的的二维非线性光学材料为硒化锗纳米片；所述具有反饱和吸收特性的二维非线性光学材料为富勒烯。

所述的基于二维材料的全光二极管，其中，所述硒化锗纳米片的层数为1～50层；所述硒化锗纳米片的厚度为0.52nm～26nm。

一种基于二维材料的全光二极管的制备方法，其中，包括步骤：

在目标石英片上制备预设厚度的第一介质层；

在所述目标石英片上与所述第一介质层相对的另一面上制备第二介质层；其中，所述第一介质层和所述第二介质层为具有相反的非线性吸收性质的二维非线性光学材料。

所述的基于二维材料的全光二极管的制备方法，其中，所述第一介质层为具有饱和吸收特性的二维非线性光学材料；所述第二介质层为具有反饱和吸收特性的二维非线性光学材料。