新型石墨烯光學(xué)探測器實現(xiàn)監(jiān)測光譜從可見光到紅外輻射

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新型石墨烯光學(xué)探測器實現(xiàn)監(jiān)測光譜從可見光到紅外輻射

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)探測器。據(jù)稱，這種新型探測器可以迅速的反射所有不同波長的入射光，并可在室溫下工作。這是單個檢測器首次實現(xiàn)監(jiān)測光譜范圍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)開始使用新的石墨烯探測器用于激光系統(tǒng)的精確同步。據(jù)HZDR物理與材料科學(xué)研究所的物理學(xué)家Stephan Winnerl稱，相對于其它半導(dǎo)體，如硅或砷化鎵，石墨烯可以承載具有超大范圍光子能量的光，并將其轉(zhuǎn)換成電信號，只需要一個寬帶天線和恰當(dāng)?shù)囊r底。

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”能夠增加探測器的電阻，產(chǎn)生快速電信號，在短短40皮秒內(nèi)便可完成入射光注入。

襯底的選擇是提高捕光器的關(guān)鍵。過去使用的半導(dǎo)體襯底吸收了一些波長的光，但碳化硅可在光譜范圍不主動吸收光。此外，天線的作用就像一個漏斗，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范圍增加為此前型號探測器的90倍。

該光學(xué)探測器已被HZDR中心采用，用于易北河中心的兩個自由電子激光器的精確同步。這種精確同步對“泵浦探針”實驗尤為重要，研究員使用其中一個激光器激發(fā)材料，再使用另一個具有不同波長的激光器進(jìn)行測定。在這種實驗中，激光脈沖必須精確同步。因此，科學(xué)家們使用石墨烯探測器如同使用秒表。精確同步的探測器可以顯示出激光脈沖何時達(dá)到目標(biāo)，大帶寬有助于防止探測器變?yōu)闈撛阱e誤來源。該種探測器的另一個優(yōu)點是，所有的測量可以在室溫下進(jìn)行，避免了其它探測器所需的昂貴和費時的氮氣或氦氣冷卻過程。 （儀器信息網(wǎng)）