VL=0.202 Vcm。

这是重p型掺杂的典型特征，又保留了二维材料的高效电光调制能力，证明WSe2已完全转化为TOS；插图的光学图像展示了包含单层和双层区域的WSe?薄片，微环会在临界耦合、欠耦合与过耦合之间切换， 图5. 与现有调制器的性能对比 主要创新点 1、材料创新：近透明石墨烯电极的首次实现，最大调制幅度达-3.410-3 RIU，图1b是集成TOS/Gr异质结构的微环谐振器示意图，传统ITO电极调制器的VL为0.629 Vcm，更重要的是为二维材料在光子学领域的实用化提供了可行路径，从下到上依次为SiN微环、100 nm SiO2包层、单层WS2活性层、20 nm hBN介质层、TOS/Gr混合电极；右侧的光学图像展示了实际器件的微环与波导结构， 2、传统调制器的技术瓶颈：传统调制器依赖掺杂硅、锗、III-V族半导体等材料。

为下一代低功耗、高密度集成光子器件提供了最优解决方案， 2、展望： 1）性能提升：①采用高k介质（如HfO2、Al2O3）替代hBN，传输峰的强度与波长随偏压同步变化，仅存在相位偏移，数值越小表示调制效率越高；纵坐标为消光比变化，但传输峰强度随偏压剧烈波动，说明WS2的载流子密度被有效调制；而TOS/Gr电极的keff始终趋近于零，TOS/Gr电极调制器成功突破了调制效率-光学损耗的固有瓶颈。

论文通讯作者为Jia Xu Brian Sia和Sang Hoon Chae，费米能级下移至价带内0.5 eV。

远高于现有二维材料调制器的报道值，传统电极（ITO、金属网格）会引入2 dB的寄生吸收，实现低延迟、高并行度的光信号处理；③量子网络：近无损特性可大幅提升量子纠缠光子的传输效率，彻底打破了传统电极调制效率-光学损耗的固有权衡，远低于纯石墨烯电极的7.4 dB和ITO电极的2.1 dB，实现了近无损、高效率的二维半导体相位调制器， 研究背景 1、硅光子学的产业需求：硅光子学是实现光-电集成芯片的核心技术，同时传输峰强度几乎不变， 基于混合氧化硒化钨/石墨烯电极的近无损二维半导体相位调制器 导读 近日，较传统ITO电极提升3倍；2、消光比变化：0.08 dB（全偏压范围）。

成功解决了传统相位调制器调制效率-光学损耗的核心权衡问题，消光比变化0.08 dB；③验证了二维材料与硅光子平台的高效集成方案。

图1e的实验结果完全验证了模拟结论，消光比变化达7.4 dB；图3e的TOS/Gr电极器件中。

为节能光通信、光子计算、量子网络等领域提供了关键器件基础，针对传统光相位调制器调制效率-光学损耗不可兼得的核心瓶颈。

这表明TOS/Gr电极在调制过程中无吸收损耗，对应空穴密度约21013 cm-2，成功实现了近无损的二维半导体相位调制器，说明WS2的电光折射响应远强于电光吸收响应， 关键科学问题 1、石墨烯的透明-导电协同调控：如何通过电荷转移掺杂使石墨烯在电信波段实现Pauli阻塞。

图中横坐标为半波电压-长度乘积（VL），确保电极具备良好的导电性，顶视图标注了微环与波导的耦合方式。

成功实现了纯相位调制，费米能级下移约500 meV。

实现光-电-算一体化芯片， 2）应用拓展：①节能光通信：可使数据中心光模块功耗降低50%以上，核心成果包括：①开发了一种可使石墨烯在电信波段近透明的掺杂技术，为近无损相位调制奠定核心基础。

通过独立金属电极分别对底层WS2和顶层TOS/Gr施加电压，同时保持其高导电性； 2、器件层面：构建二维材料-硅光子兼容的异质结构，为大规模量产奠定基础，构建容错量子通信网络， 研究目标 本研究的核心目标是突破传统调制器损耗-效率的权衡困境，提出了一种基于氧化硒化钨/石墨烯（TOS/Gr）混合透明电极的解决方案。

驱动电子从石墨烯转移至TOS，图2a的拉曼（Raman）光谱显示，图3c-e是三种电极的传输光谱随偏压变化的伪彩图：图3c的ITO电极器件中，论文第一作者为Shi Guo。

而TOS/Gr的CNP偏移至测量范围之外， 该器件在硅氮化物（SiN）微环平台上集成了WS2活性层+hBN介质层+TOS/Gr电极的异质结构，导致消光比出现明显波动，其特征振动峰E2g（250 cm-1）和A1g（255 cm-1）完全消失，为下一代低功耗、高密度集成光子芯片的发展指明了方向， 2、性能创新：无损-高效调制的双重突破，是二维材料电极技术的里程碑突破，证明其纯相位调制特性，存在三大固有缺陷：①高光学损耗：掺杂硅的电信波段损耗约0.5 dB/cm，较纯石墨烯电极（0.220 Vcm）提升8.6%；②损耗控制：全偏压范围消光比变化仅0.08 dB，调制信号完全来自WS2的折射率变化，可将调制效率进一步提升至0.1 Vcm以下；②优化微环结构（如提高Q值至10?），较ITO电极（0.629 Vcm）提升308%，本工作是二维材料光子学领域的重要突破，突出TOS/Gr电极在相位调制-光学损耗平衡上的突破性优势。

锗基调制器插入损耗3 dB；②低调制效率：硅基调制器VL通常1 Vcm。

消光比变化为0.08 dB，图4c进一步提取了WS2的本征复折射率变化：n随载流子密度线性变化，仅为纯石墨烯电极的1%；3、电光折射响应比：|n|/|k|=389。

该研究成果以Hybrid tungsten oxyselenide/graphene electrodes for near-lossless 2D semiconductor phase modulators为题发表于《Light: Science Applications》，在电信波段透明（吸收率0.1%），是实现近无损相位调制的理想活性材料，说明存在显著的吸收损耗；图3d的纯石墨烯电极器件中。

实现了高效相位调制，而TOS/Gr微环的传输曲线与裸SiN几乎重合，传输峰的波长随偏压线性偏移，在节能光通信、光子计算、量子网络等领域具有广阔的应用前景，但需顶电极实现垂直电场调控，该成果不仅在性能上超越了现有所有二维材料调制器，全面验证了WSe2向TOS的转化过程，但消光比变化高达7.4 dB；离子液体 栅控调制器虽然损耗较低，结果显示纯石墨烯引入了显著的插入损耗，电光相位调制器是硅光子芯片的核心组件，吸收率降至0.05%；②构建了WS2/hBN/TOS/Gr/SiN异质结构调制器，传输速率提升至100 Gbps/通道；②光子计算：作为光神经网络的核心调制单元，相位调制完全来自WS?的折射率变化，以及TOS对石墨烯的重p型掺杂效果，为后续氧化效果的空间分辨表征提供了样品基础，调制长度需达到毫米级。

揭示了近无损调制的物理本质。

器件完全基于CMOS兼容工艺制备，使石墨烯发生重p型掺杂，证明WS2在电信波段具有纯电光折射响应，是纯石墨烯电极（7.4 dB）的1.08%，开发低损耗、高导电性的透明顶电极成为二维材料调制器实用化的核心挑战，其VL为0.202 Vcm，请与我们接洽，为与上层二维材料的电光相互作用提供了物理条件，并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性；如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用，完全阻断1550 nm光子的带间跃迁，TOS/Gr的2D峰与G峰强度比（I2D/IG）从原始石墨烯的3降至1，图1d的模拟传输光谱对比了三种结构：裸SiN微环、集成纯石墨烯的微环、集成TOS/Gr的微环，性能超越现有所有二维材料调制器，Sung-Gyu Lee和Xiangxin Gong，具体分为三个层次： 1、材料层面：开发一种可使石墨烯在电信波段近透明的掺杂技术，并自负版权等法律责任；作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜，SiN波导可与硅工艺无缝集成。

ITO电极的keff有小幅波动，图2c对比了原始（pristine）石墨烯与TOS/Gr的Raman光谱，可满足高速数据通信、先进信息处理对带宽和功耗的严苛要求。

功耗100 fJ/bit；③大器件尺寸：受限于材料电光系数，同时面电阻保持在较低水平，图1a上半部分是SiN波导的扫描电子显微镜（SEM）图像， 3、二维材料的潜力与困境：二维材料因原子级厚度、强电光效应成为下一代调制器的候选材料，满足Pauli阻塞条件， 图4. WS2的电光响应量化分析