據(jù)美國(guó)《每日科學(xué)》網(wǎng)站報(bào)道，西班牙和美國(guó)科學(xué)家已合作研制出一種基于石墨烯的光電探測(cè)器轉(zhuǎn)化儀，其能在不到50飛秒(1秒的一千萬(wàn)億分之一)的時(shí)間內(nèi)將光轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，幾乎接近光電轉(zhuǎn)化速度的極限，這項(xiàng)技術(shù)將大力助推多個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展。
高效的光電轉(zhuǎn)化技術(shù)能讓光所攜帶的信息轉(zhuǎn)化成可在電子電路中進(jìn)行處理的電信號(hào)，不論是照相機(jī)還是太陽(yáng)能電池，光電轉(zhuǎn)化都發(fā)揮著重要作用，也是數(shù)據(jù)通訊應(yīng)用的重要支撐。盡管石墨烯是一種擁有極高光電轉(zhuǎn)化效率的材料，但此前科學(xué)家們并不知道其對(duì)超短光脈沖的反應(yīng)究竟有多快。
現(xiàn)在，由西班牙光子科學(xué)研究所的研究員弗朗克·科朋斯教授、加泰羅尼亞高等研究院的尼爾克·范·赫斯特、美國(guó)麻省理工學(xué)院的帕博羅·加里洛·赫耶羅，以及加州大學(xué)河濱分校物理系教授劉津?qū)?音譯)領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)研制出了這種基于石墨烯的光電探測(cè)器轉(zhuǎn)化儀，其能在不到50飛秒的時(shí)間內(nèi)將光轉(zhuǎn)化為電，將光電轉(zhuǎn)化速度推到了極限。最新研究已發(fā)表在近期出版的《自然·納米技術(shù)》雜志上。
為了做到這一點(diǎn)，研究人員使用了超快的脈沖激光激發(fā)，以及超高靈敏度的電子讀出方法。研究人員克拉斯·揚(yáng)·泰爾說(shuō)：“這一實(shí)驗(yàn)的獨(dú)特之處在于，將從單分子超快光子學(xué)所獲得的超快脈沖成型技術(shù)與石墨烯電子技術(shù)完美結(jié)合在一起，再加上石墨烯的非線性光-熱電反應(yīng)，使科學(xué)家們能在如此短的時(shí)間內(nèi)將光轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。”
研究人員稱，由于石墨烯內(nèi)所有導(dǎo)帶載流子之間存在著超快且超高效的關(guān)聯(lián)，在石墨烯內(nèi)快速制造出光電壓是可能的。這種相互關(guān)聯(lián)使他們可以采用一種不斷升高的電子溫度，快速制造出一種電子分布。如此一來(lái)，從光吸收的能量能被有效且快速地轉(zhuǎn)變成電子的熱量。隨后，在擁有兩種不同摻雜的兩個(gè)石墨烯區(qū)域的交界處，電子的熱量被轉(zhuǎn)變成電壓。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種光熱電效應(yīng)幾乎同時(shí)出現(xiàn)，被吸收的光可以快速轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。
研究人員表示，最新研究打開(kāi)了一條通往超快光電轉(zhuǎn)化的新通路。科朋斯強(qiáng)調(diào)說(shuō)：“石墨烯光電探測(cè)器擁有令人驚奇的性能，可以應(yīng)用于很多領(lǐng)域。”
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