Alemania desarrolla un nuevo detector óptico de grafeno

Los científicos del Centro de Investigación HZDR en Helmsholt, Alemania, han desarrollado un nuevo detector óptico agregando una pequeña antena de grafeno en escamas más al SiC. Se dice que el nuevo detector refleja rápidamente la luz incidente en todas las longitudes de onda diferentes y puede funcionar a temperatura ambiente. Esta es la primera vez que se implementa un solo detector para monitorear el rango espectral desde la radiación visible a la infrarroja y hasta la radiación de terahercios.

Los científicos del Centro HZDR han comenzado a utilizar nuevos detectores de grafeno para una sincronización precisa de los sistemas láser. Según el físico Stephan Winnerl del Instituto de Física y Materiales HZDR, en comparación con otros semiconductores, como el silicio o el arseniuro de galio, el grafeno puede transportar luz con un rango muy amplio de energía fotónica y convertirla en una señal eléctrica, requiriendo solo una banda ancha. y sustratos apropiados.

Las láminas de grafeno y el conjunto de la antena absorben la luz y transfieren la energía de los fotones a los electrones del grafeno. Estos "electrones calientes" aumentan la resistencia del detector y producen una señal eléctrica rápida que completa la inyección de luz incidente en tan solo 40 picosegundos.

La elección del sustrato es clave para mejorar el captador de luz. El sustrato semiconductor utilizado en el pasado absorbe algunas longitudes de onda de luz, pero el carburo de silicio no absorbe activamente la luz en el rango espectral. Además, la antena actúa como un embudo, capturando radiación infrarroja de onda larga y terahercios. En la actualidad, los científicos han podido aumentar el rango espectral a 90 veces el de los modelos anteriores, y la longitud de onda más corta que se puede detectar es 1000 veces más pequeña que la más larga. En luz visible, la longitud de onda roja es la más larga, la longitud de onda violeta es la más corta y la longitud de onda roja es solo el doble que la del violeta.

El detector óptico ha sido adoptado por el Centro HZDR para la sincronización precisa de dos láseres de electrones libres en el centro del Elba. Esta sincronización precisa es especialmente importante para los experimentos de "sonda de bomba" donde los investigadores usan uno de los láseres para excitar el material y luego usan otro láser con una longitud de onda diferente para la medición. En este experimento, los pulsos de láser deben sincronizarse con precisión. Por lo tanto, los científicos usan detectores de grafeno como si usaran un cronómetro. Un detector sincronizado con precisión puede mostrar cuándo el pulso láser alcanza el objetivo, y un gran ancho de banda ayuda a evitar que el detector se convierta en una fuente potencial de error. Otra ventaja de este tipo de detector es que todas las mediciones se pueden tomar a temperatura ambiente, evitando el costoso y lento proceso de enfriamiento con nitrógeno o helio requerido por otros detectores.

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