重新发现魔法材料的优点,未加工的石墨烯帮助光捕获设备增加电流

来源:上海新型纳米材料研究公司 发布时间:2019-01-02 点击次数:

石墨烯是近年来备受关注的纳米材料。它的外形基本上像一个六角形的蜂窝。虽然它的发现时间不到20年,但它不仅薄而硬,而且具有高导电性、低电阻等优点。近年来,美国科学家发现了这种材料的一个新优势,指出未经处理的石墨烯具有高效率的电荷,它具有高能量流的特点,可以帮助光捕获设备大大提高光敏电流和光电流。
    
     石墨烯理论上可以吸收任何频率的光。它一直是红外或光学检测设备的理想材料,可用于生物传感器、热成像摄像机或太阳能电池。
    
     在传统的太阳能收集装置中,光电流通常只在两种材料之间形成一个结时发生,就像太阳能电池中的pn结一样。当半导体吸收阳光时,pn结产生成对的电子空穴,然后被激发的电子和丢失的电子向相反的方向移动,从而产生电流和电压。。
    
     这只是传统的设备。石墨烯是许多科学家公认的一种神奇物质。UCR物理学副教授纳撒尼尔·加博说:总有一些不同的东西。在石墨烯领域,一切都在不断变化。研究小组发现,未加工的石墨烯也会产生光电流,而不会产生过多电荷。石墨烯不需要像PN触点那样的特殊触点。它可以通过切割石墨烯或将原来的梯形线性接触转化为矩形或圆锥形来进一步控制。
    
     UCR表明未经处理的无杂质石墨烯是完全电中性的。当石墨烯与其他器件连接时,它向附近的金属施加电压以引入电荷。之后,电压可以用来分配正负电荷,使石墨烯片保持在电中性状态。
    
     为了测试未经处理的石墨烯的性能,研究人员还将不含杂质的石墨烯制成各种几何形状。在将窄带与交叉点连接到矩形区域后,科学家可以在边界处检测到更高的光电流和光感应电流,并且电流产生速度相当快。
    
     这个小组生产的光捕获装置的厚度与原子差不多。虽然目前还没有对这种新型石墨烯器件的光电流进行实际测试,但如果未来的实验成功的话,有望将其嵌入窗口或制成半透明器件。它还将与其他太阳能收集装置合作,吸收不同波长的光。科学家甚至可以使器件通过不同形状的石墨烯发出不同的光。
    
     由于石墨烯独特的电子结构,光不仅能有效地转化为电能,而且能使电能在电荷较少的材料中快速移动。未来,科学家们将继续探索神奇的石墨烯材料,可能会再次发现前所未有的优势,目前该研究已发表在《自然纳米技术》上。
    
    


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