研究發(fā)現(xiàn)：石墨烯電荷載流子的弛豫時(shí)間將顯著改變

石墨烯是有史以來(lái)最薄的材料，其厚度只有一個(gè)原子層。它比十億分之一米還薄，能夠通過(guò)其電荷載體的光激發(fā)有效地吸收從可見(jiàn)光到紅外線的光線。在吸收光之后，其光激發(fā)的電荷載流子在幾皮秒內(nèi)冷卻到最初的平衡狀態(tài)，相當(dāng)于百萬(wàn)分之一秒的時(shí)間。這一過(guò)程的顯著速度使石墨烯在一些技術(shù)應(yīng)用中有用途廣泛，其中包括光探測(cè)器、光源和調(diào)制器。

最近發(fā)表在ACS Nano上的一項(xiàng)研究表明，石墨烯電荷載流子的弛豫時(shí)間可以通過(guò)施加外部電場(chǎng)而被顯著改變。弛豫時(shí)間，即達(dá)到熱動(dòng)平衡所需的時(shí)間，是動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的一種特征時(shí)間。

研究人員觀察到的石墨烯中電荷載流子弛豫時(shí)間的變化，顯示了對(duì)晶體光學(xué)響應(yīng)的前所未有的控制水平，并允許使用單一材料獲得大量不同的行為。

這項(xiàng)工作為開發(fā)利用控制電荷載體的弛豫時(shí)間來(lái)支持新功能的設(shè)備鋪平了道路。例如，如果石墨烯被用作激光腔中的可飽和吸收體以產(chǎn)生超短光脈沖，通過(guò)改變電荷載體的弛豫時(shí)間，研究員可以控制輸出脈沖的時(shí)間。

米蘭理工大學(xué)物理系教授Giulio Cerullo總結(jié)說(shuō)：“這一發(fā)現(xiàn)對(duì)許多技術(shù)應(yīng)用具有重大意義，從用于脈沖激光源或防止光學(xué)元件損壞的光學(xué)限制器的光子學(xué)，到用于超快探測(cè)器和調(diào)制器的電信領(lǐng)域。”

該研究論文題為"Electrically Tunable Nonequilibrium Optical Response of Graphene"，已發(fā)表在ACS Nano期刊上。

關(guān)鍵詞： 科學(xué)家成功控制 石墨烯冷卻速度 百萬(wàn)分之一秒 弛豫時(shí)間