新型TDBG超寬頻光電探測器 光電寬頻探測的未來
編譯／高晟鈞
高光譜成像使用了從紅外線到太赫茲範圍的全光譜，來詮釋自然中的許多現象。這些理論也開啟了包括自動駕駛、環境監測、醫療保健與太空探險等領域的蓬勃發展。
然而，該成像技術需要在整個光譜範圍內都具有足夠高效與靈敏的設備。而到目前為止，唯一部分滿足預期的是基於碲化汞鎘元素的光電導體陣列。儘管這是目前最合適的技術，但它們在檢測光方面的性能效率有著諸多限制，甚至他們根本不具備檢測太赫茲波長的能力。
雙層石墨烯裝置（TDBG）
在過去的幾年中，雙層石墨烯（BLG）已被證明在外部電場偏壓時是一種令人印象深刻的光電探測器，儘管由於其二維性質，使得其光吸收相當有限，但依舊具有相當高的潛力。
另一方面，扭曲的「雙倍」雙層石墨烯裝置（TDBG）已成為一種可以避免這些限制的獨特材料，一個由兩個大角度（15 度）旋轉或扭曲的雙層石墨烯堆疊製成的材料。
TDBG超寬頻光電探測器表現出了優秀的光檢測效率，可以有效地檢測從太赫茲到近紅外線的所有波長。另一方面，它表現出良好的內量子效率，這得歸功於其可以產生自己的固有電場，不需要透過外力來獲得電子帶隙，而這恰恰正是BLG最大的限制。
研究的成果
經過幾個月的數據分析，研究團隊最終量化了內部量子效率，並轉換為測量到的電流變化與吸收光子的分數。他們發現大多數光譜範圍的效率等於或高於40%，這是一個很好的值，充分顯現了，與TDBG的可擴展性。
經過初步測量，研究人員在表徵了 TDBG 的固有帶隙（此帶隙設定了偵測器的截止頻率）後，意識到光電偵測器可以具有延伸至2 THz的長波長功能。 這項研究所提出的三維材料堆疊構想，很可能將作為其它二維材料進一步研究的基礎。
資料來源:Phys.org
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