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新型探測儀可檢測出納瓦級的熱輻射變化——相當(dāng)于手輕輕擺動時釋放出的能量的千分之一。

由23個國家150多個研究團(tuán)隊組成的國際聯(lián)盟 Graphene Flagship 運(yùn)用納米材料石墨烯研發(fā)出一款高精度的新型紅外探測器。據(jù)團(tuán)隊介紹，這種新型探測儀可檢測出納瓦級的熱輻射變化——相當(dāng)于手輕輕擺動時釋放出的能量的千分之一。

基于石墨烯的非冷卻熱檢測器的最高報告的溫度敏感性，能夠?qū)囟茸兓纸鉃閹资蘇。僅需要幾納米的IR輻射功率來在隔離器件中產(chǎn)生這樣小的溫度變化，比通過緊密靠近的人手遞送到檢測器的IR功率小大約1000倍。使用高性能的基于石墨烯的IR檢測器，可以提供較少的入射輻射的強(qiáng)信號，可以隔離IR光譜的不同部分。這在安全應(yīng)用中是至關(guān)重要的，其中不同的材料(例如爆炸物)可以通過它們的特征IR吸收或透射光譜來區(qū)分。

典型的IR光電探測器通過熱電效應(yīng)或作為測量由于加熱引起的電阻變化的測輻射熱計進(jìn)行操作。基于石墨烯的熱釋電測輻射熱計將這兩種方法與石墨烯的優(yōu)異電性能相結(jié)合，以獲得最佳性能。石墨烯作為信號的內(nèi)置放大器，消除了對外部晶體管的需要，意味著沒有寄生電容的損失和顯著低的噪聲。

石墨烯的高電導(dǎo)率還提供與用于與檢測器像素和記錄裝置接口的外部讀出集成電路(ROIC)的方便的阻抗匹配。隨著石墨烯質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)(例如，更高的遷移率)，可以制造具有擴(kuò)展的動態(tài)范圍(器件將可靠地工作的溫度范圍)的穩(wěn)健器件，同時保持相同的優(yōu)異的溫度響應(yīng)性。

過去幾年，紅外探測器的市場規(guī)模急劇增加，這些設(shè)備正在越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是光譜安全檢查變得越來越重要，這需要在室溫下的高靈敏度，此次將納米材料石墨烯應(yīng)用到紅外探測器中，是在滿足石墨烯紅外探測器的這些要求方面邁出的巨大一步。