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西班牙、美国联合开发出室温中红外石墨烯探测器
2018-09-13


[graphene-info官网201894日报道] 西班牙光子科学研究所和美国耶鲁大学在室温下利用石墨烯有效探测中红外光,并将中红外光转化成电。当前探测红外光对于光谱学、材料加工、化学、生物分子和环境传感、安全和工业等应用是至关重要的,因为在中红外光谱区域有许多重要分子发生特征振动跃迁和旋转激发。



许多分子(包括有害分子和生物分子)的振动和旋转激发频率在中红外范围,可以通过观察该特定光谱范围内的光吸收来监测。



然而,除了那些在低温工作、包含超导元件的中红外探测器,其他当前可用的中红外探测器效率很低。因此,这种低温限制是将探测器集成在用于消费品装置中的主要缺点。



现在,西班牙光子科学研究所和美国耶鲁大学验证了石墨烯可用于制造在室温下工作、非常有效的中红外探测器。



研究人员已经提出并实验证明,载流子的集体振荡——称为石墨烯等离子体——能够通过利用中红外光和石墨烯等离子体之间的共振耦合提高灵敏度。



在他们的研究中,研究团队在CVD石墨烯晶圆上制备器件,CVD石墨烯晶圆包含石墨烯盘等离子体谐振腔,且与石墨烯纳米带相连。然后,研究人员将波长为12.2微米的中红外光照射在装置上,并观察到激射,以及在石墨烯谐振腔和纳米带表面观察到红外等离子体室温高吸收。此外,研究人员还观察到,多亏了石墨烯纳米结构,光吸收响应率与等离子体吸收相关,响应时间支持吉赫兹。



这项研究的结果表明,石墨烯是室温下光快速转换为电信号的优质材料,触发了极小尺寸探测器的开发,可轻松集成到高分辨率中红外相机或用于安全、生物测定或空气质量监测等应用的高密度集成红外光子电路。(工业和信息化部电子第一研究所  
许文琪)



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