加州大学洛杉矶分校团队设计了一种新型的石墨烯光电探测器

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来自加州大学洛杉矶分校的工程师们已经使用石墨烯设计了一种新型光电探测器,它可以使用比目前最先进的光源更多类型的光。该器件还具有卓越的传感和成像能力。

加州大学洛杉矶分校的新型石墨烯光电探测器图像

光电探测器的多功能性和实用性在很大程度上取决于三个因素:它们的工作速度,它们对较低光照水平的敏感度,以及它们可以感知的光谱范围。通常,当工程师在任何一个区域中改进了光电探测器的能力时,其他两种能力中的至少一种已经减少。由加州大学洛杉矶分校团队设计的光电探测器在所有三个领域都有重大改进 - 它可以在更广泛的光线范围内工作,更快速地处理图像,并且比现有技术对光线水平更敏感。

“我们的光电探测器可以扩展光电探测器在成像和传感系统中的范围和潜在用途,”负责该研究的电气和计算机工程教授Mona Jarrahi说。“它可以显着改善夜视或医疗诊断应用中的热成像,其中温度的微妙差异可以为医生提供关于患者的大量信息。它还可以用于环境传感技术,以更准确地识别污染物的浓度。“

新型光电探测器充分利用了石墨烯的独特性能,石墨烯非常适合检测光子,因为它可以从广泛的电磁波谱中吸收能量 - 从紫外光到可见光,再到红外和微波波段。

为了制造光电探测器,研究人员在二氧化硅层上铺设了石墨烯条带,二氧化硅层本身覆盖了硅基底。然后,他们创造了一系列梳状纳米级图案,由金制成,“牙齿”约100纳米宽。

石墨烯充当网络以捕获进入的光子,然后将它们转换成电信号。金梳形纳米图案可以快速将信息传输到处理器中,即使在低光条件下也可以产生相应的高质量图像。

“我们专门设计了石墨烯纳米条纹及其金属贴片的尺寸,使得入射的可见光和红外光被严格限制在其中,”加州大学洛杉矶分校博士后学者,该研究的第一作者Semih Cakmakyapan说。“这种设计有效地产生了一个电信号,该信号遵循从可见光到红外的整个光谱范围内光线强度的超快和细微变化。”





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