Графен представляет собой двумерный наноуглеродный материал с уникальными свойствами в электричестве, оптике и термиках, которые могут быть применены к оптоэлектронным устройствам. Черные тела на основе графена также являются многообещающим кремниевым основанием в ближнем инфракрасном и средне-инфракрасном диапазонах. Несмотря на то, что характеристики излучателей черного графена черного графена в стационарных условиях или относительно медленная частота модуляции (100 кГц) были продемонстрированы, переходные свойства этих излучателей при высокоскоростной модуляции пока не сообщаются. Оптическая связь излучателей на основе графена никогда не подтверждалась.
Недавно Японское агентство по науке и технике продемонстрировало высокоинтегрированный высокоскоростной кремниевый излучатель черного тела на основе графена в ближней инфракрасной области, включая телекоммуникационную полосу. У излучателя есть быстрое время отклика около 100 пикосекунд. Графиновый эмиттер был примерно в 105 раз выше. Это время реакции проверено на монослое и многослойном графене и может контролироваться контактом графена с подложкой в зависимости от количества слоев графена. Персонал теоретически рассчитал уравнение теплопроводности, рассмотрев тепловую модель излучателя, включая графен и подложку, и прояснил механизм высокоскоростного излучения излучателя. Результаты моделирования показывают, что характеристики быстрого реагирования могут быть достигнуты не только посредством классического теплообмена, в том числе графена Теплопроводность и теплоотдача в плоскости к подложке также могут быть достигнуты путем дистанционного квантового теплообмена через поверхностные полярные фононы (SPoPh).
Кроме того, это исследование впервые подтвердило, что излучатели на основе графена могут выполнять оптическую связь в реальном времени, демонстрируя, что излучатели графена являются новыми источниками света для оптической связи. Кроме того, исследователи использовали крупномасштабный графен, выращенный методами химического осаждения из паровой фазы (CVD). Интегрированный двумерный массивный излучатель был изготовлен и его поверхность была модифицирована на воздухе. Из-за небольшого размера упаковки и планарной структуры устройства излучатель был непосредственно связан с волокном.
Графеновые излучатели обладают большими преимуществами по сравнению с обычными полупроводниковыми излучателями полупроводников, поскольку эмиссия графена является простым процессом изготовления и может быть непосредственно связана с кремниевыми волноводами через исчезающие поля, поэтому они могут быть высоко интегрированы на кремниевых чипах. Внедрение высокоскоростных, малогабаритных и кремниевых чипов-эмиттеров по-прежнему является проблемой для составных полупроводников, поэтому излучатели на основе графена могут открыть новые возможности для высокоинтегрированной оптоэлектроники и кремниевой фотоники.