科學(xué)家成功測量石墨烯中超高速光電流形成的時間動態(tài)

據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道，石墨烯制成的光電探測器能非�？焖俚靥幚砗鸵龑�(dǎo)光電信號，在一皮秒之內(nèi)受到光刺激的石墨烯就能產(chǎn)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(nèi)的這些過程。現(xiàn)在，德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)的科學(xué)家開發(fā)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(tài)。此外，他們還發(fā)現(xiàn)石墨烯可以放射太赫茲輻射。相關(guān)研究報告發(fā)表近日出版的《自然·通信》雜志上。

石墨烯真正令科學(xué)家著迷之處在于其極高的導(dǎo)電性，這一特性在光電探測器的發(fā)展中十分有用。這些電子元件可以探測輻射，并將其轉(zhuǎn)化為電信號，因此激發(fā)了科學(xué)家利用石墨烯來設(shè)計超高速光電探測器。然而，石墨烯內(nèi)的光電行為時間動態(tài)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(chǎn)生光電流需耗時多久。

慕尼黑工業(yè)大學(xué)的物理學(xué)家開發(fā)出一種方法，首次將測量到的石墨烯內(nèi)光電流的時間分辨率提高到皮秒范圍，這允許他們探測僅僅為幾皮秒的脈沖。

光電探測器的核心在于通過金屬接觸融入電路的自由懸浮態(tài)的石墨烯。光電流的時間動態(tài)可通過名為“共平面帶狀線”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(shù)所評估。激光脈沖會激發(fā)石墨烯中的電子，而這一過程的動態(tài)會被另一束激光所監(jiān)控。有了這項技術(shù)，物理學(xué)家能精確監(jiān)視石墨烯中的光電流究竟如何產(chǎn)生。

科學(xué)家還利用新方法進一步觀察后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)石墨烯被光刺激時，可散發(fā)太赫茲（THz）范圍的輻射，這位于紅外光和電磁光譜中的微波輻射之間。關(guān)于太赫茲輻射的特殊之處在于，它顯示了相鄰頻率范圍的共享屬性，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，并可應(yīng)用于特定的醫(yī)療領(lǐng)域。