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科學家成功測量石墨烯內光電行為

石墨烯製成的光電探測器能非常快速地處理和引導光電信號,在一皮秒之內受到光刺激的石墨烯就能產生光電流,但此前沒有一種可行的方法快到可以測量石墨烯內的這些過程。現在,德國慕尼黑工業大學的科學家開發出一種方法,能以時間分辨石墨烯中超高速光電流的形成,測量其時間動態。此外,他們還發現石墨烯可以放射太赫茲輻射。相關研究報告發表近日出版的《自然-通信》雜誌上。

石墨烯真正令科學家著迷之處在於其極高的導電性,這一特性在光電探測器的發展中十分有用。這些電子元件可以探測輻射,並將其轉化為電信號,因此激發了科學家利用石墨烯來設計超高速光電探測器。然而石墨烯內的光電行為時間動態目前還無法測量,例如,難以測量對石墨烯進行電刺激直至其產生光電流需耗時多久。

慕尼黑工業大學的物理學家開發出一種方法,首次將測量到的石墨烯內光電流的時間分辨率提高到皮秒範圍,這允許他們探測僅僅為幾皮秒的脈衝。

光電探測器的核心在於通過金屬接觸融入電路的自由懸浮態的石墨烯。光電流的時間動態可通過名為“共平麵帶狀線”的方法測量,該方法由特殊的時間分辨激光光譜程序,即泵浦探測技術所評估。激光脈衝會激發石墨烯中的電子,而這一過程的動態會被另一束激光所監控。有了這項技術,物理學家能精確監視石墨烯中的光電流究竟如何產生。

科學家還利用新方法進一步觀察後發現,當石墨烯被光刺激時,可散發太赫茲範圍的輻射,這位於紅外光和電磁光譜中的微波輻射之間。關於太赫茲輻射的特殊之處在於,它顯示了相鄰頻率範圍的共享屬性,其可以像粒子輻射般捆綁,也滲透了電磁波的特性。這使其成為了材料試驗的理想備選,並可應用於特定的醫療領域。

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