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對於市面上大多數光偵測器而言，光吸收區域和載流子傳輸路徑通常會相互重疊。在這種情況下，載流子的復合壽命和傳輸時間通常在同一數量級，這將導致光電導增益較低，因此，此類裝置會觀察到較低的響應度值。因此，對於微弱光線偵測，通常需要特殊設計的光偵測器，例如雪崩光電二極體 (APDs)。然而，APDs 對高電壓和低操作溫度的要求會阻礙其實際應用。在本發明中，我們使用石墨烯作為載流子傳輸層，石墨烯/二硫化鉬光偵測器（全二維材料光偵測器）可觀察到高達 10^2 A/W 的高響應度值。透過使用 Si 作為光吸收層，石墨烯/Si光偵測器（異維度光偵測器）甚至可觀察到高達 10^5 A/W 的更高響應度值。這兩種裝置的施加電壓均限於 0.5 V，且操作溫度為室溫。我們還證明了這些光偵測器的響應時間可縮短至幾微秒。這種與 APDs 相當的增益、室溫操作和低施加電壓，將使此類裝置具備巨大的實際應用潛力。