研究人員發(fā)現(xiàn)石墨烯在光照射下產(chǎn)生電流

發(fā)布:cyqdesign 2011-10-12 11:27 閱讀:3274
    美國(guó)麻省理工學(xué)院及哈佛大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn),石墨烯可以對(duì)光產(chǎn)生不同尋常的反應(yīng),在室溫和普通光照射下,就可以發(fā)生熱載流子效應(yīng),產(chǎn)生電流。這一發(fā)現(xiàn)不僅為石墨烯再添新奇屬性,更有希望使其在太陽(yáng)能電池、夜視系統(tǒng)、天文望遠(yuǎn)鏡半導(dǎo)體傳感器等應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮作用。該研究發(fā)表在近期出版的《科學(xué)》雜志上。 NG  
    研究人員在實(shí)驗(yàn)室制造了復(fù)雜的石墨烯納米P-N結(jié),利用850納米的激光照射石墨烯P-N結(jié)介面,并測(cè)量激光照射點(diǎn)產(chǎn)生的光電流。結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨著激光強(qiáng)度的增加,特別是在低溫的條件下,可取得最大為5 毫安/瓦(mA/W)的光電流,這一數(shù)值比以前的石墨光電器件高6倍。 >tO`r.5u9  
    熱載流子效應(yīng)并不新奇,但通常情況下,需要在接近絕對(duì)零度或在極強(qiáng)的激光照射下才會(huì)發(fā)生,但石墨烯卻表現(xiàn)出在室溫和普通光下就可以產(chǎn)生熱載流子效應(yīng)的性能,這讓人們對(duì)石墨烯未來(lái)的應(yīng)用產(chǎn)生了巨大的想像空間。 9so6WIWc  
    此前曾發(fā)現(xiàn)過(guò)石墨烯在光照下產(chǎn)生電流的現(xiàn)象,但研究人員錯(cuò)誤地認(rèn)為是光伏效應(yīng)。而麻省理工學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn),當(dāng)光照在石墨烯上時(shí),可以產(chǎn)生兩個(gè)具有不同電氣特性的區(qū)域,進(jìn)而出現(xiàn)溫差,產(chǎn)生電流。石墨烯在激光照射加熱不一致時(shí),攜帶電流的電子被加熱,而晶格中的碳原子核保持低溫。正是由于石墨烯內(nèi)部的溫差,產(chǎn)生了電流。這種不同尋常的機(jī)制就稱為熱載流子效應(yīng)。(所謂熱載流子就是具有高能量的載流子,即其動(dòng)能高于平均熱運(yùn)動(dòng)能量。當(dāng)載流子從外界獲得了很大能量時(shí),便可成為熱載流子。由于熱載流子所造成的一些影響,就稱為熱載流子效應(yīng)。) (S xR`QP?,  
    研究人員認(rèn)為,石墨烯之所以會(huì)產(chǎn)生上述現(xiàn)象,是由于大多數(shù)材料的過(guò)熱電子可將能量傳遞到周?chē)Ц瘢﹦t需要很高的能量才能振動(dòng)其晶格的碳原子核,因此只有很少的電子能將熱能轉(zhuǎn)移到晶格。 BZud) l24  
    研究人員表示,該研究成果是光電及能量采集方面十分重要的進(jìn)展。由于這種現(xiàn)象十分新穎,還需要進(jìn)一步深入的研究,才能清楚地了解其重要意義。但可以肯定的是,這種特性將會(huì)有非常廣泛的應(yīng)用前景。 p3]_}Y D[#  
    首先,它有可能在利用太陽(yáng)能方面產(chǎn)生重大的突破。典型的光伏材料僅對(duì)特定頻率或顏色的光發(fā)生反應(yīng),而石墨烯對(duì)光發(fā)生反應(yīng)的范圍非常寬。研究結(jié)果還表明,石墨烯能十分有效地收集太陽(yáng)能。因此太陽(yáng)能電池的最大突破有可能會(huì)來(lái)自于石墨烯。 _^el\  
    其次,由于石墨烯以不同的方式產(chǎn)生電流,因此可以利用石墨烯來(lái)制造超高速光子探測(cè)器。石墨烯對(duì)紅外光的反應(yīng)更有其獨(dú)到之處,有望成為夜視系統(tǒng)及高級(jí)天文望遠(yuǎn)鏡的重要組成部分。 Kl2lbe7  
    此外,石墨烯也可應(yīng)用于檢測(cè)重要的生物分子。毒素、病菌或食品污染物等物質(zhì)在光照射下,會(huì)發(fā)出紅外光。此前所使用的半導(dǎo)體傳感器,通常包含一些十分昂貴的稀有元素,而利用石墨烯生產(chǎn)傳感器,成本將會(huì)大大降低。 {Zh>mHW3  
    石墨烯的發(fā)現(xiàn)很晚,有關(guān)它的特性人們還不完全清楚,石墨烯還能帶給人們什么樣的驚喜和奇跡,能否掀起一場(chǎng)石墨烯革命,還要拭目以待。
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最新評(píng)論

love0829 2011-10-13 08:58
哇哇,未來(lái)的希望難道就再石墨烯上了
drymatini 2011-10-13 14:58
應(yīng)用的發(fā)展還是很慢 石墨烯發(fā)現(xiàn)超過(guò)60年了
ciomp1312 2011-10-13 16:28
用石墨烯成本是不是有點(diǎn)高了。!
二三 2011-10-14 18:38
期待新進(jìn)展哈
09njtpw 2011-10-17 10:24
離實(shí)際應(yīng)用還是有很長(zhǎng)的路要走呀 <BO)E(  
5OO'v07b  
現(xiàn)在主要還是硅基的。。。
wwpossible 2011-11-29 19:50
石墨烯很有應(yīng)用前景的
我要發(fā)表 我要評(píng)論
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