最新發(fā)現(xiàn):新型石墨烯光學探測器實現(xiàn)監(jiān)測光譜范圍從可見光到紅外輻射
石墨烯片和天線組件吸收光線,將光子的能量轉(zhuǎn)移至石墨烯的電子中。這些“熱電子”能夠添加探測器的電阻,發(fā)生快速電信號,在短短 40 皮秒內(nèi)便可完成入射光注入。
襯底的選擇是進步捕光器的關(guān)鍵。曩昔運用的半導體襯底吸收了一些波長的光,但碳化硅可在光譜規(guī)模不自動吸收光。 此外,天線的效果就像一個漏斗,捕捉長波紅外和太赫茲輻射。目前,科學家們已經(jīng)能夠?qū)⒐庾V規(guī)模添加為此前類型探測器的90倍,所能探測到的最短波長比最長的小 1000倍。而在可見光中,紅光波長最長,紫光波長最短,紅光波長僅是紫光的兩倍。
該光學探測器已被 HZDR 中心選用,用于易北河中心的兩個自由電子激光器的準確同步。這種準確同步對“泵浦探針”試驗尤為重要,研究員運用其間一個激光器激起材料,再運用另一個具有不同波長的激光器進行測定。在這種試驗中,激光脈沖有必要準確同步。因而,科學家們運用石墨烯探測器好像運用秒表。準確同步的探測器能夠顯示出激光脈沖何時到達目標,大帶寬有助于防止探測器變?yōu)闈撛谶^錯來源。該種探測器的另一個長處是,一切的測量能夠在室溫下進行,避免了其他探測器所需的昂貴和費時的氮氣或氦氣冷卻進程。
德國亥姆霍茲德累斯頓羅森多夫(HZDR)研究中心的科學家通過在 SiC 上一個微小的片狀石墨烯加上天線,開發(fā)出一種新的光學探測器。據(jù)稱,這種新式探測器能夠迅速的反射一切不同波長的入射光,并可在室溫下作業(yè)。這是單個檢測器首次實現(xiàn)監(jiān)測光譜規(guī)模從可見光到紅外輻射,并一直到太赫茲輻射。
HZDR 中心的科學家們已經(jīng)開始運用新的石墨烯探測器用于激光體系的準確同步。據(jù)HZDR 物理與材料科學研究所的物理學家 Stephan Winnerl 稱,相對于其他半導體,如硅或砷化鎵,石墨烯能夠承載具有超大規(guī)模光子能量的光,并將其轉(zhuǎn)換成電信號,只需要一個寬帶天線和恰當?shù)囊r底來。