最新發(fā)現(xiàn):新型石墨烯光學(xué)探測(cè)器實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)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(cè)器的電阻,發(fā)生快速電信號(hào),在短短 40 皮秒內(nèi)便可完成入射光注入。
襯底的選擇是進(jìn)步捕光器的關(guān)鍵。曩昔運(yùn)用的半導(dǎo)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(dòng)吸收光。 此外,天線的效果就像一個(gè)漏斗,捕捉長波紅外和太赫茲輻射。目前,科學(xué)家們已經(jīng)能夠?qū)⒐庾V規(guī)模添加為此前類型探測(cè)器的90倍,所能探測(cè)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(xué)探測(cè)器已被 HZDR 中心選用,用于易北河中心的兩個(gè)自由電子激光器的準(zhǔn)確同步。這種準(zhǔn)確同步對(duì)“泵浦探針”試驗(yàn)尤為重要,研究員運(yùn)用其間一個(gè)激光器激起材料,再運(yùn)用另一個(gè)具有不同波長的激光器進(jìn)行測(cè)定。在這種試驗(yàn)中,激光脈沖有必要準(zhǔn)確同步。因而,科學(xué)家們運(yùn)用石墨烯探測(cè)器好像運(yùn)用秒表。準(zhǔn)確同步的探測(cè)器能夠顯示出激光脈沖何時(shí)到達(dá)目標(biāo),大帶寬有助于防止探測(cè)器變?yōu)闈撛谶^錯(cuò)來源。該種探測(cè)器的另一個(gè)長處是,一切的測(cè)量能夠在室溫下進(jìn)行,避免了其他探測(cè)器所需的昂貴和費(fèi)時(shí)的氮?dú)饣蚝饫鋮s進(jìn)程。
德國亥姆霍茲德累斯頓羅森多夫(HZDR)研究中心的科學(xué)家通過在 SiC 上一個(gè)微小的片狀石墨烯加上天線,開發(fā)出一種新的光學(xué)探測(cè)器。據(jù)稱,這種新式探測(cè)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(gè)檢測(cè)器首次實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)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(xué)家們已經(jīng)開始運(yùn)用新的石墨烯探測(cè)器用于激光體系的準(zhǔn)確同步。據(jù)HZDR 物理與材料科學(xué)研究所的物理學(xué)家 Stephan Winnerl 稱,相對(duì)于其他半導(dǎo)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(hào),只需要一個(gè)寬帶天線和恰當(dāng)?shù)囊r底來。