Udvikling af grafen -mikrobølge -fotodetektor

Et fælles team har udviklet kryogen mikrobølgefotodetektor, der er i stand til at registrere 100, 000 gange mindre lysenergi sammenlignet med de eksisterende fotodetektorer. Betydningen er, at DGIST har udviklet verdens første mikrobølge -fotodetektor ved hjælp af grafen -enhed.

Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST), Sydkorea, meddelte, at en seniorforsker Jung Min-kyung ved Division of Nano and Energy Convergence Research har udviklet kryogen mikrobølgefotodetektor, der er i stand til at detektere 100, 000 gange mindre lysenergi sammenlignet med de eksisterende fotodetektorer.

Seniorforsker Jung Min-kyung og et team ved Institut for Fysik ved University of Bazel i Schweiz gennemførte en fælles forskning og realiserede mikrobølge-fotodetektion i et fuldstændigt suspenderet og rent grafen p-n-kryds.

Denne undersøgelse er værd at spotte som grafen, enkeltlags carbonbaseret materiale, har vist et stort antal elektriske, mekanisk, og termiske egenskaber. Med sit utallige anvendelsespotentiale, gaphene kaldes drømmemateriale, og der pågår forskning ikke kun inden for grundvidenskab, men også inden for anvendelsesvidenskabeligt område, såsom fleksibel visning, bærbare enheder, næste generations solenergi, etc.

Graphen har tiltrukket opmærksomhed som en næste generations fotonisk enhed, såsom en fotodetektor, fordi dens gapløse båndstruktur gør det muligt at generere elektronhullepar over et bredt energispektrum, i modsætning til generelle halvledere.

Indtil nu, grafenfotodetektorer er kun blevet påvist for optiske bølgelængder, fra næsten inflareret til ultraviolet. Imidlertid, Fotodetektering i mikrobølgeområdet er endnu ikke undersøgt, da det var umuligt at måle mikrobølgeovnen på detektoren, fordi den har meget mindre energi end overfladepotentialforskellen forårsaget af det omgivende miljø samt resterne på overfladen af ​​grafen, der er skabt i enhedsproces.

For at øge lysenergiabsorptionshastigheden i mikrobølgeområdet, seniorforsker Jeong Min-kyung adskilte grafen p-n-forbindelsesenheden fra substratet, lavede broformer som om de er broer, der flyder i luften og skabte et rent elektronisk system, hvor elektronerne kan bevæge sig langt uden rester eller spredning.

Gennem processen, teamet bekræftede, at der genereres tilstrækkelige elektronhulspar i mikrobølgeområdet ved at flytte Dirac-punktet for grafen tæt på Fermi-energi. Det lykkedes dem at realisere grafenfotodetektoren i mikrobølgeområdet ved at måle strømmen af ​​fotostrømmen på grund af temperaturforskellen mellem begge elektroder, da temperaturen på p-n-krydset stiger på grund af elektronhulparrene, der genereres i grafen p-n-krydset.

Den grafen -mikrobølge -fotodetektor, der er udviklet i denne undersøgelse, er overlegen i følsomhed sammenlignet med de eksisterende grafen -fotodetektorer og forventes at forbedre ydeevnen for forskellige optiske sensorer, der bruges i smartphones med høj opløsning, højeffektive solceller, etc.

DGISTs seniorforsker Jeong Min-kyung ved Division of Nano-Energy Convergence Research sagde:"Betydningen af ​​denne undersøgelse er, at vi har udviklet verdens første mikrobølge-fotodetektor ved hjælp af grafen-enhed. Vi vil foretage yderligere undersøgelser for at forbedre ydeevnen for bærbare enheder og fleksible displays ved at udvikle en ny applikationsenhed, f.eks. En stor mikrobølge-fotodetektor med en enkelt enhedsbaseret grafen. "

Forskningsresultaterne blev offentliggjort den 9. november, 2016 i Nano bogstaver , det internationale akademiske tidsskrift udgivet af American Chemical Society (ACS).