近日，美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)的研究人员采用石墨烯设计出一种新型光电探测器，这种光电探测器适用的光线的频谱范围更广，超过现有最先进的同类产品，而且处理图像的速度更快，能比现有技术更灵敏地感知低强度光线，感知和成像能力更佳。

背景

光电探测器，属于光线传感器的一种，它常用于摄像头和其他成像设备中。它们可以感知称为“光子”的基本粒子的图案，并通过这些图案创造出图像。不同的光电探测器用于感知光谱的不同部分。例如，夜视眼镜中使用的光电探测器就是用于感知肉眼不可见的热辐射。还有一些光电探测器应用于摄像头，这些摄像头通过环境中化学物质反射光线的方式来辨别它们。

光电探测器的多功能程度主要取决于三个因素：运行速度、感知低强度光线的能力、感知的频谱范围。通常来说，如果工程师们改善了这三个因素中的某一个，那么另外两个因素中就会至少有一个变得恶化。

那么，我们不禁要问：有没有一种方法可以让这三个因素都得以改善呢?

创新

近日，美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)的研究人员采用石墨烯(一种目前最热门、最多功能的新材料)设计出一种新型光电探测器，让以上的三个因素都得到了改善。

这种光电探测器适用的光线频谱范围更广，超过现有最先进的同类产品，而且处理图像的速度更快，比现有技术更灵敏地感知低强度光线，感知和成像能力更佳。

(图片来源：Jarrahi 研究组 / UCLA)

这项研究得到了美国能源部的支持。研究成果发表于学术期刊《Light: Science and Applications》。

技术

这种新型光电探测器利用了石墨烯的独特性质，石墨烯是有单层碳原子组成的超薄材料。对于探测光子来说，石墨烯是一种卓越的材料，因为它可以吸收来自较宽的电磁频谱的能量，从紫外线到可见光再到红外线和微波。石墨烯也是具有非常好的导电性，能让电子畅通无阻地流过。

(图片来源：维基百科)

为了制成光电探测器，研究人员将石墨烯条带放置在二氧化硅层上，而二氧化硅层本身覆盖在硅基底上。然后，他们创造出一系列的由黄金制成的梳状纳米图案，具有100纳米宽的“梳齿”。

(图片来源：Jarrahi 研究组 / UCLA)

石墨烯如同一张网，用于捕捉入射的光子，然后将它们转化为电信号。这种黄金的梳状纳米图案快速地将信息转递至处理器，然后处理器会相应地产生出高质量的图像，即便是在低光条件下。