Fotoğraflı Grafen Bulmacası Çözüldü
Şekil. Ultra hızlı optik pompa-terahertz araştırma deneyinin şematik gösterimi, optik pompanın elektron ısıtmasını indüklediği ve terahertz darbesinin, bu ısıtma işleminden sonra grafenin iletkenliğine duyarlı olduğu, saniyenin milyonda birinin milyonda birinden daha hızlı gerçekleştiği yorumlanmıştır. Fabien Vialla / ICFO
Işık algılama ve kontrol, telefonlardaki kameralar gibi birçok modern cihaz uygulamasının merkezinde yer alır. Işık dedektörleri için ışığa duyarlı bir materyal olarak grafen kullanılması, günümüzde kullanılan malzemelere göre önemli gelişmeler sunmaktadır. Örneğin, grafen hemen hemen her rengin ışığını tespit edebilir ve saniyenin milyonda birinin milyonda biri kadar hızlı bir elektronik cevap verir. Böylece, grafen bazlı ışık detektörlerini doğru bir şekilde tasarlamak için, ışığı absorbe ettikten sonra grafen içinde yer alan süreçleri anlamak çok önemlidir.
Avrupalı bilim adamlarından oluşan bir ekip, şimdi bu süreçleri anlamada başarılı oldu. Son zamanlarda Science Advances dergisinde yayınlanmış olan çalışmalarında, bazı durumlarda, ışık emiliminden sonra grafen iletkenliğinin neden arttığı ve diğer durumlarda azaldığı hakkında kapsamlı bir açıklama yapılmıştır. Araştırmacılar, bu davranışın enerjinin absorbe edilmesinden ışığın grafen elektronlara nasıl bağlandığına kadar göstermektedir: Grafen ışık tarafından emildikten sonra, grafen elektronların ısındığı süreçler çok hızlı ve çok yüksek bir verimle gerçekleşir.
Yüksek oranda katkılı grafen için (birçok serbest elektronun mevcut olduğu yerlerde), ultra hızlı elektron ısınması yüksek enerjili taşıyıcılara (sıcak taşıyıcılar) yol açar ve bu da iletkenlikte bir azalmaya yol açar. İlginç bir şekilde, zayıf katkılı grafen (bu kadar çok serbest elektronun bulunmadığı) için, elektron ısıtması, ek serbest elektronların yaratılmasına ve dolayısıyla iletkenlikte bir artışa yol açar. Bu ilave taşıyıcılar grafenin boşluksuz doğasının doğrudan sonucudur – boşluklu materyallerde, elektron ısıtması ek serbest taşıyıcılara yol açmaz.
Grafende ışık kaynaklı elektron ısıtmasının bu basit senaryosu, gözlenen birçok etkiyi açıklayabilir. Işık emildikten sonra malzemenin iletken özelliklerini tanımlamanın yanı sıra, bir tane absorbe edilen ışık parçacığının (foton), dolaylı olarak birden fazla ek serbest elektron üretebildiği ve böylece bir cihaz içinde verimli bir foto yanıt oluşturabilen taşıyıcı çoğalmasını açıklayabilir.
Kağıdın sonuçları, özellikle elektron ısıtma işlemlerini doğru bir şekilde anlamak, grafen tabanlı ışık algılama teknolojisinin tasarımı ve geliştirilmesinde kesinlikle büyük bir artış anlamına gelecektir.
Kaynak : phys.org
