石墨烯光电探测器转化仪通往超快光电转化的新通路

2025年03月14日 阅读量:190

元素百科信息频道:据《每日科学》网站报道,西班牙和美国科学家合作开发了一种基于石墨烯的光电探测器转换器,它可以在不到50秒(1000万亿分之一)的时间内将光转换为电信号,几乎接近光电转换速度的极限,将大力推动多个领域的发展。

应用石墨烯材料

高效的光电转换技术是数据通信应用的重要支撑,因为它可以将光携带的信息转换为可以在电子电路中处理的电信号,在许多关键技术领域发挥着重要作用,如相机到太阳能电池。虽然石墨烯是一种具有高光电转换效率的材料,但科学家们不知道它对超短光脉冲的反应有多快。

目前,由西班牙光子科学研究所研究员弗朗克·科朋斯教授、加泰罗尼亚高等研究所尼尔克·范·赫斯特、麻省理工学院帕博罗·加里洛·赫耶罗、加州大学河滨分校物理系教授刘津宁(音译)领导的研究团队开发了这种基于石墨烯的光电探测器转换器,它可以在不到50秒的时间内将光转换为电,将光电转换速度推到极限。在最近出版的《自然纳米技术》杂志上发表了最新的研究。

石墨烯光电探测器转换器

为此,研究人员使用了超快脉冲激光激发和超高灵敏度的电子读取方法。研究人员克拉斯·杨·泰尔说:“这个实验的独特之处在于,超快脉冲成型技术与石墨烯电子技术完美结合,加上石墨烯的非线性光热反应,使科学家能够在如此短的时间内将光转换为电信号。”

研究人员表示,由于石墨烯中所有导带载流子之间存在超快、超高效的联系,有可能在石墨烯中快速产生光电压。这种相互关联使他们能够利用不断上升的电子温度快速创造电子分布。这样,从光吸收的能量就可以有效快速地转化为电子热量。随后,在两个不同掺杂的石墨烯区域的交界处,电子热量转化为电压。实验结果表明,这种光热电效应几乎同时出现,被吸收的光能迅速转化为电信号。

研究人员表示,最新的研究开辟了一条通往超快光电转换的新途径。科朋斯强调:“石墨烯光电探测器具有惊人的性能,可应用于许多领域。”

以上是西班牙和美国科学家基于石墨烯开发的光电探测器转换器的全部介绍。

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