گروهی از دانشمندان در آمریکا کشف کرده‌اند که گرافن هنگامی که در معرض نور قرار گیرد، مانند یک نیمه‌رسانای متداول رفتار نمی‌کند، بلکه در عوض – حامل‌های داغی – ایجاد می‌کند که تولید جریان نوری می‌کنند. این یافته می‌تواند برای خلق انواع جدیدی از آشکارساز‌های نوری پربازده و فوق سریع و نیز افزاره‌های استحصال انرژی مانند سلول‌های خورشیدی مفید باشد.
برهم‌کنش متفاوت نور با گرافن
گروهی از دانشمندان در آمریکا کشف کرده‌اند که گرافن هنگامی که در معرض نور
قرار گیرد، مانند یک نیمه‌رسانای متداول رفتار نمی‌کند، بلکه در عوض “حامل‌های
داغی” ایجاد می‌کند که تولید جریان نوری می‌کنند. این یافته می‌تواند برای
خلق انواع جدیدی از آشکارساز‌های نوری پربازده و فوق سریع و نیز افزاره‌های
استحصال انرژی مانند سلول‌های خورشیدی مفید باشد.
هنگامی که یک نیمه‌رسانای متداول با نور تحریک می‌شود، جفت‌های الکترون-
حفره پرانرژی تولید می‌شوند. سپس این حامل‌های بار یک جریان نوری تولید می‌کنند.
تاکنون، پژوهشگران معتقد بوده‌اند که گرافن نیز در واکنش با نور اینچنین
عمل می‌کند؛ اگرچه بعضی از دانشمندان به این امر مظنون بودند که فرآیندهای
ترموالکتریک می‌توانند در این ماده نقش بازی کنند. این پژوهش جدید که توسط
پابلو جاریلو- هریرو و همکارانش در موسسه فناوری ماساچوست و دانشگاه
هاروارد انجام شده است، بدون هیچ ابهامی برای اولین بار تایید می‌کند که
فرآیندهای ترموالکتریک واقعا مسئول تولید فوتوجریان در گرافن هستند.
این پژوهشگران نتایج خود را با اندازه‌گیری‌های اپتوالکترونیکی زیادی روی
افزاره‌های پیچیده اتصال p-n گرافن که در آزمایشگاه ساخته بودند، بدست آوردند.
بویژه، آنها با تاباندن نور لیزر با طول موج ۸۵۰ nm روی اتصالات p-n گرافن،
اندازه‌گیری‌های میکروسکوپ تحریک – نوری با وضوح فضایی دقیق و انتقال الکترونی
انجام دادند. سپس آنها جریان نوری تولید شده در این افزاره‌ها را با پیمایش نور
لیزر روی نمونه‌ها، اندازه‌گیری کردند.
گروه مذکور مشاهده کرد که یک جریان نوری قوی در تماس p-n تولید می‌شود که با افزایش
توان باریکه لیزر افزایش می‌یابد. بیشترین جریان نوری ضبط شده دارای مقدار ۵ mA/W
در دماهای پایین بود، مقداری که شش برابر بیشتر از موارد مشاهده شده در افزاره‌های
اپتوالکترونیکی گرافنی قبلی است.
با توجه به اظهارات این پژوهشگران، چنین مقادیر بالایی نتیجه اثر فوتوترموالکتریک
است. جاریلو- هریرو توضیح می‌دهد: “هنگامی که شما نور را به گرافن می‌تابانید،
الکترون‌های ماده گرم شده و داغ می‌مانند درحالیکه شبکه کربنی زیر آن سرد باقی
می‌ماند. این الکترون‌های داغ هستند که تولید جریان می‌کنند.”
این پژوهشگران جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Science منتشر کرده‌اند.
