通过光激发的石墨烯难题已经解决

光检测和控制是许多现代设备应用的核心，如智能手机的相机，他们使用的传感器完全依赖于CMOS(数码摄影中的图像传感器)。使用石墨烯作为光探测器的光敏感材料，可以对目前使用的材料提供显著的改进。

石墨烯传感器是由石墨烯制作而成的用途广泛的高光敏度传感器。这种新型传感器的关键在于使用了“滞留光线”的纳米结构。纳米结构能够比传统的传感器更长时间的捕获产生光线的电子微粒。

来自西班牙巴塞罗那的ICFO，来自意大利Genova的IIT，来自Exeter（英国）的Exeter大学和来自美因茨（德国）的Johannes Gutenberg大学的欧洲科学家团队现在已经成功地理解了这些过程。

超快光泵

超快光泵-太赫兹探针实验的示意图，其中光泵引起电子加热，太赫兹脉冲对石墨烯加热过程后，石墨烯的导电率变得非常敏感。

最近他们将结果发表在《Science Advances》杂志上，名为(“The ultrafast dynamics and conductivity of photoexcited graphene at different Fermi energies”)(不同费米能级下光激发石墨烯的超快动力学和电导率)，为什么石墨烯在吸收光之后，导电率在某些情况下增加，而在其他情况下却产生了下降？他们的工作对这个疑惑提供了一个透彻的解释。

研究人员能够证明，这种行为与吸收光的能量流向石墨烯电子的方式有关：在光被石墨烯吸收之后，石墨烯电子加热的过程发生得非常快，效率很高。

对于高度掺杂的石墨烯（其中存在许多自由电子），超快电子加热导致具有升高的能量的载流子--热载流子，这反过来导致导电率降低。有趣的是，对于弱掺杂的石墨烯（其中不存在太多自由电子），电子加热导致产生额外的自由电子，并因此导致电导率的增加。这些额外的载体是石墨烯无间隙性质的直接结果。在间隙材料中，电子加热不会导致额外的自由载体。

石墨烯中光致电子加热的这种简单情况可以解释许多观察到的效应。除了描述材料在光吸收之后的导电特性，它可以解释载流子倍增，其中在特定条件下，一个吸收光粒子（光子）可以间接产生多于一个额外的自由电子，从而在设备内创建一个有效的光响应。

该论文的结果，特别是理解电子加热的过程非常准确，在设计和开发基于石墨烯的光检测技术领域，这种精确的理解可以对产品设计提供帮助，此外，这个结果必将意味着石墨烯在传感器领域将会带来巨大的影响。