石墨烯結(jié)合量子點(diǎn)制成高靈敏光電探測(cè)器
中國(guó)科技網(wǎng)訊 據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)5月16日（北京時(shí)間）報(bào)道，西班牙塞西斯光學(xué)技術(shù)研究所用石墨烯結(jié)合量子點(diǎn)成功研發(fā)出一種混合型光電探測(cè)器，靈敏度是其同類探測(cè)器的10億倍。研究人員指出，該研究預(yù)示了石墨烯在光學(xué)傳感器和太陽能電池領(lǐng)域的新應(yīng)用。相關(guān)論文發(fā)表在最新一期《自然·納米技術(shù)》上。
石墨烯在光電子學(xué)和光電探測(cè)應(yīng)用領(lǐng)域極有潛力，具有光譜帶寬廣、響應(yīng)迅速的優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是光吸收能力弱，缺乏產(chǎn)生多倍載荷子的增益機(jī)制。目前的石墨烯光電探測(cè)器響應(yīng)度（一定波長(zhǎng)的光在入射功率作用下的輸出電流）在0.01A/W以下。
研究人員解釋說，所需要的是一種迫使更多光被吸收的方法，石墨烯吸收光的效率僅為3%。為了提高光吸收率，他們轉(zhuǎn)向了量子點(diǎn)。量子點(diǎn)是一種納米晶體，能根據(jù)自身大小吸收不同波長(zhǎng)的光。從本質(zhì)上講，光電探測(cè)器是一種把少量光轉(zhuǎn)化為微小電流的設(shè)備，通過檢測(cè)電流來確定有多少光進(jìn)入了設(shè)備，或者直接用該電流產(chǎn)生其他反應(yīng)，比如輔助產(chǎn)生攝影圖像。
為了制造光電探測(cè)器，研究小組首先用標(biāo)準(zhǔn)的膠帶法剝離出一層石墨烯作底片，用納米印刷術(shù)在上面印上微小的黃金電極，然后用噴霧瓶將硫化鉛晶體噴在上面。這些膠狀晶體包含了各種大小的顆粒，幾乎能吸收所有波長(zhǎng)的光。他們用不同波長(zhǎng)的光來照射探測(cè)器，檢測(cè)其電阻和電量。
在制造量子點(diǎn)時(shí)，要保證在量子點(diǎn)和石墨烯之間實(shí)現(xiàn)配位體交換最大化，最大困難是找到合適的材料組合。研究人員說，他們經(jīng)多次試驗(yàn)，終于使內(nèi)量子效率達(dá)到了25%。在探測(cè)器中，量子點(diǎn)層中的光強(qiáng)烈而且可調(diào)，生成的電荷傳導(dǎo)到石墨烯，在此電流多次巡回，響應(yīng)度達(dá)到了107A/W。
研究人員還指出，在這種光電探測(cè)器基礎(chǔ)上，還能造出更多新設(shè)備，如數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、夜視鏡以及其他多種傳感器設(shè)備。（記者 常麗君）
總編輯圈點(diǎn)
石墨烯極高的導(dǎo)電性著實(shí)令科學(xué)家著迷，也因此激發(fā)了科學(xué)家利用石墨烯來設(shè)計(jì)超高速光電探測(cè)器。傳統(tǒng)的硅基光電探測(cè)器不能折疊，也不便宜，而且不夠靈敏。多年來，一種便宜、可折疊的光電探測(cè)器一直是科學(xué)家們的夢(mèng)想。單層石墨烯似乎可以勝任。然而單層石墨烯吸收光子的能力比硅還差，僅有3%的光子被吸收。而當(dāng)量子點(diǎn)附著在其表面時(shí)，其吸收光子的能力可神奇地提高到50%。這樣一來，可以穿在身上的電子產(chǎn)品或許真的不再是夢(mèng)了。
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