La detección y el control de la luz se encuentran en el corazón de muchas aplicaciones modernas de dispositivos, como la cámara que tiene en su teléfono. El uso de grafeno como material sensible a la luz para los detectores de luz puede ofrecer mejoras significativas con respecto a los materiales que se utilizan hoy en día.Por ejemplo, el grafeno puede detectar luz de casi cualquier color y proporciona una respuesta electrónica extremadamente rápida en una millonésima de millonésima de segundo. Por lo tanto, para diseñar adecuadamente los detectores de luz basados en grafeno, es crucial comprender los procesos que requierencolóquelo dentro del grafeno después de que absorba la luz.
Un equipo de científicos europeos, incluido ICFO de Barcelona España, IIT de Genova Italia, la Universidad de Exeter de Exeter Reino Unido y la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz Alemania, ahora han logrado comprender estos procesos.recientemente en Avances científicos , su trabajo da una explicación detallada de por qué, en algunos casos, la conductividad del grafeno aumenta después de la absorción de la luz y en otros casos, disminuye. Los investigadores muestran que este comportamiento se correlaciona con la forma en que la energía de la luz absorbida fluye hacia elelectrones de grafeno: después de que el grafeno absorbe la luz, los procesos a través de los cuales se calientan los electrones de grafeno suceden extremadamente rápido y con una eficiencia muy alta.
Para el grafeno altamente dopado donde hay muchos electrones libres, el calentamiento de electrones ultrarrápido conduce a portadores con energía elevada - portadores calientes - que, a su vez, conduce a una disminución de la conductividad. Curiosamente, para el grafeno débilmente dopado donde no hay tantos electrones libres, el calentamiento de electrones conduce a la creación de electrones libres adicionales y, por lo tanto, a un aumento de la conductividad.Estos portadores adicionales son el resultado directo de la naturaleza sin huecos del grafeno: en los materiales con espacios, el calentamiento de electrones haceno conducir a operadores gratuitos adicionales.
Este escenario simple de calentamiento de electrones inducido por la luz en el grafeno puede explicar muchos efectos observados. Además de describir las propiedades conductoras del material después de la absorción de la luz, puede explicar la multiplicación de portadores, donde, en condiciones específicas, una partícula de luz absorbidafotón puede generar indirectamente más de un electrón libre adicional, y así crear una fotorrespuesta eficiente dentro de un dispositivo.
Los resultados del documento, en particular, la comprensión precisa de los procesos de calentamiento de electrones, definitivamente significará un gran impulso en el diseño y desarrollo de la tecnología de detección de luz basada en grafeno.
Este trabajo fue financiado por la CE bajo Graphene Flagship, así como una subvención de Mineco Young Investigator.
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Materiales proporcionados por ICFO-El Instituto de Ciencias Fotónicas . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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