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  • El rompecabezas del grafeno fotoexcitado resuelto

    Representación esquemática de la bomba óptica ultrarrápida - experimento de sonda de terahercios, donde la bomba óptica induce el calentamiento de electrones y el pulso de terahercios es sensible a la conductividad del grafeno directamente después de este proceso de calentamiento, que ocurre en una escala de tiempo más rápida que una millonésima de millonésima de segundo Crédito:Fabien Vialla / ICFO

    La detección y el control de la luz se encuentran en el corazón de muchas aplicaciones de dispositivos modernos, como las cámaras de los teléfonos. El uso del grafeno como material sensible a la luz para detectores de luz ofrece mejoras significativas con respecto a los materiales que se utilizan en la actualidad. Por ejemplo, el grafeno puede detectar la luz de casi cualquier color, y da una respuesta electrónica extremadamente rápida en una millonésima de millonésima de segundo. Por lo tanto, para diseñar adecuadamente detectores de luz basados ​​en grafeno, Es fundamental comprender los procesos que tienen lugar dentro del grafeno después de que absorbe la luz.

    Un equipo de científicos europeos ha logrado comprender estos procesos. Publicado recientemente en Avances de la ciencia , su trabajo da una explicación detallada de por qué, en algunos casos, La conductividad del grafeno aumenta después de la absorción de 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 los electrones del grafeno:después de que el grafeno absorbe la luz, Los procesos a través de los cuales se calientan los electrones de grafeno ocurren extremadamente rápido y con una eficiencia muy alta.

    Para grafeno altamente dopado (donde hay muchos electrones libres), El calentamiento ultrarrápido de electrones conduce a portadores con energía elevada (portadores calientes) que, Sucesivamente, conduce a una disminución de la conductividad. Suficientemente interesante, para el grafeno débilmente dopado (donde no hay tantos electrones libres presentes), el calentamiento de electrones conduce a la creación de electrones libres adicionales, y por tanto un aumento de la conductividad. Estos portadores adicionales son el resultado directo de la naturaleza sin espacios del grafeno, en materiales con espacios, el calentamiento de electrones no conduce a portadores libres adicionales.

    Este escenario simple de calentamiento de electrones inducido por la luz en el grafeno puede explicar muchos efectos observados. Aparte de describir las propiedades conductoras del material después de la absorción de luz, puede explicar la multiplicación de portadores, donde, en condiciones específicas, una partícula de luz absorbida (fotón) puede generar indirectamente más de un electrón libre adicional, y así crear una fotorrespuesta eficiente dentro de un dispositivo.

    Los resultados del trabajo, en particular, comprender con precisión 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.


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