科学家成功测量石墨烯中超高速光电流形成的时间动态

据美国物理学家组织网近日报道，石墨烯制成的光电探测器能非常快速地处理和引导光电信号，在一皮秒之内受到光刺激的石墨烯就能产生光电流，但此前没有一种可行的方法快到可以测量石墨烯内的这些过程。现在，德国慕尼黑工业大学的科学家开发出一种方法，能以时间分辨石墨烯中超高速光电流的形成，测量其时间动态。此外，他们还发现石墨烯可以放射太赫兹辐射。相关研究报告发表近日出版的《自然·通信》杂志上。

石墨烯真正令科学家着迷之处在于其极高的导电性，这一特性在光电探测器的发展中十分有用。这些电子元件可以探测辐射，并将其转化为电信号，因此激发了科学家利用石墨烯来设计超高速光电探测器。然而，石墨烯内的光电行为时间动态目前还无法测量，例如，难以测量对石墨烯进行电刺激直至其产生光电流需耗时多久。

慕尼黑工业大学的物理学家开发出一种方法，首次将测量到的石墨烯内光电流的时间分辨率提高到皮秒范围，这允许他们探测仅仅为几皮秒的脉冲。

光电探测器的核心在于通过金属接触融入电路的自由悬浮态的石墨烯。光电流的时间动态可通过名为“共平面带状线”的方法测量，该方法由特殊的时间分辨激光光谱程序，即泵浦探测技术所评估。激光脉冲会激发石墨烯中的电子，而这一过程的动态会被另一束激光所监控。有了这项技术，物理学家能精确监视石墨烯中的光电流究竟如何产生。

科学家还利用新方法进一步观察后发现，当石墨烯被光刺激时，可散发太赫兹（THz）范围的辐射，这位于红外光和电磁光谱中的微波辐射之间。关于太赫兹辐射的特殊之处在于，它显示了相邻频率范围的共享属性，其可以像粒子辐射般捆绑，也渗透了电磁波的特性。这使其成为了材料试验的理想备选，并可应用于特定的医疗领域。