您的位置:首页 >科技 >

基于石墨烯的光探测器的增强 PhotoExcited石墨烯拼图解决了

2018-12-26 11:53:43来源:

光线检测和控制是许多现代设备应用的核心,例如手机中的相机。使用石墨烯作为用于光检测器的光敏材料可以提供关于当今使用的材料的显着改进。例如,石墨烯可以检测几乎任何颜色的光,并且在百万分之一秒的百万分之一内提供极快的电子响应。因此,为了适当地设计基于石墨烯的光检测器,理解在石墨烯吸收光之后发生在石墨烯内部的过程是至关重要的。

来自巴塞罗那(西班牙)的ICFO,来自Genova(意大利)的IIT,来自埃克塞特(英国)的埃克塞特大学和来自Mainz(德国)的Johannes Gutenberg大学的欧洲科学家团队现已成功地理解了这些过程。最近在Science Advances上发表的文章,他们的工作给出了一个彻底的解释,在某些情况下,为什么石墨烯的电导率在光吸收后会增加,而在其他情况下,它会减少。研究人员表明,这种行为与吸收光的能量流向石墨烯电子的方式相关:光被石墨烯吸收后,石墨烯电子加热的过程发生得非常快,效率非常高。

对于高掺杂石墨烯(其中存在许多自由电子),超快电子加热导致具有升高能量的载流子 - 热载流子 - 这反过来导致电导率降低。有趣的是,对于弱掺杂的石墨烯(其中存在的自由电子不多),电子加热导致产生额外的自由电子,并因此导致电导率增加。这些额外的载流子是石墨烯无间隙性质的直接结果 - 在有间隙的材料中,电子加热不会导致额外的自由载流子。

这种石墨烯中光诱导电子加热的简单场景可以解释许多观察到的效应。除了描述光吸收后材料的导电性能,它可以解释载流子倍增,其中 - 在特定条件下 - 一个吸收的光粒子(光子)可以间接产生一个以上的额外自由电子,从而产生有效的光响应在一个设备内。

本文的结果,特别是对电子加热过程的准确理解,肯定意味着石墨烯光检测技术的设计和开发的巨大推动。

这项工作由EC在Graphene旗舰下资助,以及Mineco Young Investigator资助。