近日，加州大學(xué)洛杉磯分校薩繆工程學(xué)院利用石墨烯開發(fā)出一種新型光電探測器。與現(xiàn)有最先進的光電探測器相比，該器件光譜探測范圍更寬、靈敏度更高、成像能力更強，研究成果目前已發(fā)表在《光：科學(xué)和應(yīng)用》雜志。

　　光電探測器是光學(xué)傳感器的一種，常用于相機或其他成像設(shè)備中，可感知光子模式，并從這些模式中創(chuàng)建圖像。不同的光電探測器感應(yīng)光譜的不同部分。例如，用于夜視護目鏡的光電探測器可感應(yīng)肉眼不可見的熱輻射。照相機中的光電探測器通過反射光識別環(huán)境中的化學(xué)物質(zhì)。

　　光電探測器性能高低主要取決于三個功能：運行速度、對較弱光線的靈敏度，以及感知的頻譜范圍。通常情況下，當(dāng)改進某一功能時，另外兩個功能中至少有一個會降低。

　　加州大學(xué)洛杉磯分校團隊設(shè)計的光電探測器，同時改進了這三個功能。新的光電探測器工作波段更寬，處理圖像速度更快，對較弱光線靈敏度更高。

　　負責(zé)該研究的電氣和計算機工程教授莫娜 賈拉希說：“我們的光電探測器可以擴展光電探測器在成像和傳感系統(tǒng)中的范圍和潛在用途，可以顯著提高夜間熱成像能力或醫(yī)療診斷能力，溫度的細微差異可以為醫(yī)生提供大量患者信息。它還可以用于環(huán)境傳感技術(shù)，更準(zhǔn)確地識別污染物濃度?！?/p>

　　新的光電探測器利用了石墨烯的獨特性質(zhì)，它是由碳原子構(gòu)成的超薄單層材料。對于探測光子來說，石墨烯是優(yōu)異材料之一，因為它可以從廣泛的電磁波譜中吸收能量，從紫外光到可見光再到紅外和微波波段。石墨烯也是一種非常好的電導(dǎo)體，能讓電子暢通無阻地流過。

　　為了制成光電探測器，研究人員將石墨烯條置于二氧化硅層上，二氧化硅層本身覆蓋在硅基底。然后，他們創(chuàng)造了一系列梳狀納米圖案，梳狀納米圖案由金制成，齒寬 100 納米。

　　石墨烯作為一個網(wǎng)絡(luò)來捕捉入射光子，然后將它們轉(zhuǎn)換成電信號。這種金色梳狀納米圖案可以快速將這些信息傳輸?shù)教幚砥髦校词乖诠饩€不足的情況下，該處理器也可以產(chǎn)生相應(yīng)的高質(zhì)量圖像。

　　“我們專門設(shè)計了石墨烯納米條紋及其金屬貼片的尺寸，使得入射的可見光和紅外光緊緊地限制在它們內(nèi)部?！痹撗芯康闹饕髡?，加州大學(xué)洛杉磯分校博士后研究員 Semih Cakmakyapan 說，“這種設(shè)計能夠有效地產(chǎn)生一個電信號，該信號遵循從可見光到紅外光的整個光譜范圍內(nèi)光強度的超快和微妙變化?！?/p>

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