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新型石墨烯光学探测器实现监测光谱从可见光到红外辐射

2021-08-10 

本文摘要:德国亥姆霍兹德累斯顿罗森多夫(HZDR)研究中心的科学家通过在 SiC 上一个微小的片状石墨烯再加天线,研发出有一种新的光学探测器。

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德国亥姆霍兹德累斯顿罗森多夫(HZDR)研究中心的科学家通过在 SiC 上一个微小的片状石墨烯再加天线,研发出有一种新的光学探测器。据信,这种新型探测器可以很快的光线所有有所不同波长的入射光,并可在室温下工作。

这是单个检测器首次构建监测光谱范围从红外线到红外电磁辐射,并仍然到太赫兹电磁辐射。HZDR 中心的科学家们早已开始用于新的石墨烯探测器用作激光系统的准确实时。据HZDR 物理与材料科学研究所的物理学家 Stephan Winnerl 称之为,相对于其他半导体,如硅或砷化镓,石墨烯可以支撑具备超大范围光子能量的光,并将其转换成电信号,只必须一个宽带天线和合理的衬底来。石墨烯片和天线组件吸取光线,将光子的能量转移至石墨烯的电子中。

这些“热电子”需要减少探测器的电阻,产生较慢电信号,在短短 40 皮秒内之后可已完成入射光流经。衬底的自由选择是提升捉光器的关键。过去用于的半导体衬底吸取了一些波长的光,但碳化硅可在光谱范围不主动吸取光。此外,天线的起到就像一个细管,捕猎长波红外和太赫兹电磁辐射。

目前,科学家们早已需要将光谱范围减少为此前型号探测器的90倍,所能观测到的最短波长比最久的小 1000倍。而在红外线中,红光波长最久,紫光波长最较短,红光波长仅有是紫光的两倍。

该光学探测器已被 HZDR 中心使用,用作易北河中心的两个自由电子激光器的准确实时。这种准确实时对“泵浦探针”实验尤为重要,研究员用于其中一个激光器唤起材料,再行用于另一个具备有所不同波长的激光器展开测量。在这种实验中,激光脉冲必需准确实时。

因此,科学家们用于石墨烯探测器如同用于秒表。准确实时的探测器可以表明出有激光脉冲何时达到目标,大比特率有助避免探测器变成潜在错误来源。该种探测器的另一个优点是,所有的测量可以在室温下展开,防止了其他探测器所需的便宜和费时的氮气或氦气加热过程。


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