Более чувствительные фотодетекторы и анализаторы на основе графена
Исследователи из Центра Нанофизики и перспективных материалов Университета Мэриленда разработали новый тип болометра на горячих электронах — чувствительного детектора инфракрасного излучения, который может быть использован в системах обнаружения химического и биохимического оружия на расстоянии, новых сканерах, химических анализаторах для лабораторий и исследованиях структуры вселенной.
Исследователи под руководством научного сотрудника Джун Ян (Jun Yan), профессора Майкла Фюрера (Michael Fuhrer) и Денниса Дрю (Dennis Drew), разработали болометр с использованием двухслойной графеновой пленки. Благодаря уникальным свойствам графена, болометр как ожидается, будет чувствителен к очень широкому спектру световой энергии от инфракрасного до видимого излучения, терагерцовой частоты или субмиллиметровых волн.
Болометр на горячих электронах из графена перспективен как быстрый, чувствительный и помехоустойчивый детектор субмиллиметровых волн, которые особенно трудно обнаружить.
Необходимость в таких детекторах испытывают новые обсерватории, которые будут определять красные смещения и массы далеких молодых галактик, включая изучение темной энергии и развитие структуры Вселенной.
Ознакомиться с результатами исследования ученых можно из журнала Nature Nanotechnology от 3 июня.
Большинство детекторов фотонов работают на основе полупроводников. Электроны в полупроводнике могут поглощать фотоны света с энергией больше, чем энергия так называемой запрещенной зоны (она характеризует промежуток между зоной проводимости и валентной зоной, заполненной электронами). Именно это свойство и лежит в основе устройств, таких как фотоэлементы.
http://innovaworld.ru/tag/grafen" target="_blank">Графен, в данном случае, уникален тем, что имеет запрещенную зону энергии равную нулю, благодаря этому он способен поглощать фотоны любой энергии. Это свойство делает графен особенно привлекательным для поглощения низкоэнергетических фотонов (терагерцевых и инфракрасных), которые проходят через большинство полупроводников. Графен обладает еще одним привлекательным свойством, как поглотитель фотонов: электроны, которые поглощают энергию в состоянии сохранить ее без потери на колебания атомов материала. Это же свойство и приводит к крайне низкому электрическому сопротивлению (высокой проводимости) в графене.