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試驗證明石墨烯可提高吸光性進軍光電領域

作者：中國科學院成都有機化學有限公司來源：http://m.chun-tian.cn 日期：2016-05-09 11:08:08

據悉，石墨烯具有低的光吸收率，而日前伊利諾伊大學厄本那香檳分校的研究人員通過實驗證實改變石墨烯表面的應力，使其表面產生"褶皺"結構，增大面密度，可以提高石墨烯的吸光性，這對于石墨烯在光電領域的應用具有重要意義。

試驗證明石墨烯可提高吸光性進軍光電領域

當然這種研究方法不僅限于石墨烯，也適用于其他新興的二維材料。其研究人員已經證實了一種新的研究方法，通過改變原子厚度的二維材料(如石墨烯)表面的機械應力，可以改變其吸光性和拉伸性能。結合柔性發光二極管，這種研究方法可以促進新型耐磨技術和綜合生物醫學光學傳感技術的發展。

伊利諾伊大學機械科學與工程學院助理教授SungWoo Nam解釋說:"提高石墨烯在可見光范圍內的低吸光性，是石墨烯在光電傳感領域應用的一個重要前提條件，這是第一個完全基于具有可調應變光敏感性和波長選擇性的石墨烯的拉伸光電探測器。"

石墨烯是一種原子層厚的，以六角形的鍵合的碳原子。石墨烯因其寬頻吸收性、高載流子遷移率和機械柔韌性，而廣泛應用于先進光電探測器的研究。但是，石墨烯具有低的光吸收率，因此目前為了提高其光吸收，石墨烯光電探測器的研究主要集中在混合系統。然而，這種混合系統需要一個復雜的集成過程，而不同的材料之間的接口，降低了電荷載流子的遷移率。

另一種選擇是提高石墨烯的光吸收和拉伸性。根據Nam所述，其關鍵是將二維材料制成三維"褶皺結構"，增加石墨烯單位面積的質量，也稱為面密度。具有較高的面密度，不斷起伏的單位面積的三維表面具有較高的吸光性，從而提高了石墨烯的光敏感性。

通過應變調整石墨烯的密度、高度和褶皺結構，起皺在周期性拉伸和釋放過程中是完全可逆的。這個褶皺的方法為提高石墨烯的光吸收提供了一種新途徑，使單層石墨烯高敏感探測器的創作成為可能。

Pilgyu Kang,一位Nam研究團隊的成員指出:"通過褶皺的三維結構，我們獲得的吸光性不僅是一個數量級的提高，而是提高了約400%。這種可調應變光敏感性在200%的應變調整下，可使光敏感性100%的改變。通過光子晶體與拉伸石墨烯光電探測器的結合，我們展示了一種獨特的可調應變的波長選擇性。"

Nam 補充說:"這項研究展示了拉伸與柔性石墨烯光電探測器裝置的一種有效方法。我們在不限制檢測波長的情況下，首次報道了拉伸性能探測器的拉伸性能可達其原始長度的200%。此外，我們通過褶皺結構提高光吸收性的方法不僅限于石墨烯，也適用于其他興起的二維材料。"

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