我國制備出首個基于石墨烯電光器件

　　石墨烯具有強烈的三階非線性效應(yīng)。這使其在微納光子學、激光產(chǎn)業(yè)、生物成像等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。然而，過去的實驗報道無法對石墨烯三階非線性系數(shù)形成統(tǒng)一的觀點，不同實驗結(jié)果甚至有著高達6個數(shù)量級的差異。

　　研究人員采用離子凝膠技術(shù)制備石墨烯場效應(yīng)晶體管器件，并通過大范圍調(diào)控石墨烯中的載流子密度和化學勢逐一控制相關(guān)量子共振躍遷通道的研究方法。研究發(fā)現(xiàn)，石墨烯中的化學勢會強烈地影響其三階非線性光學響應(yīng)，而且不同的三階非線性效應(yīng)對化學勢的依賴關(guān)系完全不同。

　　近日，復(fù)旦大學物理學系教授吳施偉課題組聯(lián)合中科院長春光機所副研究員程晉羅、中國科學技術(shù)大學教授曾長淦、北京大學研究員劉開輝和加拿大多倫多大學教授J. E. Sipe，利用離子凝膠技術(shù)（ion-gel）實現(xiàn)了石墨烯中三階非線性和四波混頻非線性光學現(xiàn)象的電學調(diào)控和增強效應(yīng)，并通過理論推導(dǎo)揭示其內(nèi)在的物理機制，研究成果以“Gate-tunable third-order nonlinear optical response of massless Dirac fermions in graphene”為題發(fā)表在Nature Photonics上。

　　研究團隊揭示了躍遷通道間的干涉效應(yīng)在石墨烯非線性光學效應(yīng)中的主導(dǎo)作用，澄清了之前國際上不同課題組在三階非線性光學系數(shù)上分歧的來源，并且指出了通過化學勢來大范圍調(diào)控石墨烯非線性光學效應(yīng)的途徑。與此同時，本研究工作制備出了國際上首個基于石墨烯三階非線性光學效應(yīng)的電光器件，電學的調(diào)控比可達幾個數(shù)量級。鑒于近年來石墨烯在大面積低成本生長制備方面的重大突破，這一電光調(diào)控機制有望為石墨烯產(chǎn)業(yè)提供一種殺手锏級別的高端應(yīng)用。

　　轉(zhuǎn)自：中國有色金屬報

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