光学探测器具有在宽波长范围内快速进行二进制光开关的功能，是实现基于光的实时计算的关键组件。尽管该领域一直在稳步发展，但目前尚无一种设备能够满足所有要求的规格。

印度的一个研究小组利用石墨碳氮化物和硅材料研制出了一种多功能自供电高速超宽带光电探测器，可用于快速计算方法。

石墨相氮化碳是一种新兴的层状二维材料，是石墨烯和氮化硼的复合体。石墨相氮化碳的结构由π共轭层构成，这些层包含交替排列的碳原子和氮原子（类似于氮化硼由交替排列的硼原子和氮原子构成）。与许多其他二维材料不同，石墨相氮化碳具有可测量的带隙，并被誉为半导体应用的理想材料。

石墨相氮化碳除了以层状二维材料的形式存在外，还可以被引入到块体结构中，用于光电探测器应用，而来自印度的研究人员已经实现了这一点。为了制造高效的光电探测器，研究人员将超薄的石墨相氮化碳薄片嵌入p型硅表面，从而形成了一种二维/三维混合材料。

研究人员利用超声波技术剥离块状石墨氮化碳，从而制备出石墨氮化碳薄片。随后，研究人员利用紫外-可见-近红外 (UV-Vis-NIR)光谱、扫描电子显微镜 (SEM)、原子力显微镜(AFM) 和X 射线光电子能谱(XPS) 等技术对这些材料进行了表征。

为了制造该器件，研究人员采用滴铸法将石墨相氮化碳嵌入p型硅晶片，滴铸法中加入了氟化氢（HF）和石墨相氮化碳溶液（分散在乙醇中）。然后蚀刻硅衬底，并连接金属触点。随后，研究人员通过稳态光电导率（PC）测量测试了新制备器件的电导率。

由于石墨相氮化碳和p型硅之间形成了异质结，所制备的器件展现出一种新颖的二元光开关能力。该器件可以通过响应光照和小正向偏压产生的“关/开”功能，将电流从正变为负。该器件可在250至1650 nm的超宽带区域内工作，这是首次在单个器件中（在小偏压下）实现250至1350 nm范围内的二元光开关特性。

当器件处于零偏压时，它在照明过程中表现出高开关比，并在低光照条件下在整个工作范围内表现出超灵敏特性。该器件还表现出12 AW -1的高响应度、2.8 X 1014 Jones的高探测率、213%的外部量子效率、0.23 ms的响应速度和0.60 ms的恢复速度。

该器件的性能只有通过混合材料内部形成的pn结才能实现。硅元件的表面也会被钝化。这有助于通过降低表面复合速度来最大程度地减少电子和空穴复合中心的数量。此外，石墨相氮化碳的最低占据分子轨道 (LUMO) 与 p 型硅导带之间的能量差，与其最高占据分子轨道 (HOMO) 与 p 型硅价带之间的能量差，存在巨大差异。

能量差异使得界面处能够发生有效的电荷分离和电荷转移机制。任何在界面处形成的激子都会形成混合电荷转移态，这些激子随后可以通过各种机制分离，而单个光生载流子则产生稳定的光电流。

总体而言，该光电探测器性能卓越、制造工艺简便，并具备新颖的二进制行为，可用于基于光的二进制通信、快速高效计算中的光电互连以及微弱信号检测。此外，人们还认为，通过结合制造这些光电探测器时所采用的类似技术，石墨碳氮化物片可用于增强太阳能电池的性能。