石墨烯中心發(fā)光示意圖。
“從本質(zhì)上說(shuō)，我們制造出了世界上最薄的燈泡。”研究論文合著者、哥倫比亞大學(xué)機(jī)械工程系教授王鳳仁(音譯)說(shuō)，“這種新型‘寬帶’發(fā)光器可以被集成到芯片上，有望為實(shí)現(xiàn)只有原子厚度的柔性、透明顯示屏以及基于石墨烯芯片的光通信鋪平道路。”
要開(kāi)發(fā)可與現(xiàn)有半導(dǎo)體集成電路媲美的完全集成“光子”電路，關(guān)鍵是讓芯片表面的微小結(jié)構(gòu)發(fā)光。已經(jīng)有很多方法可以做到這一點(diǎn)，但最古老、最簡(jiǎn)單的人造光源——白熾燈泡卻無(wú)法被集成到芯片上，這主要是因?yàn)闊艚z必須達(dá)到數(shù)千攝氏度，發(fā)出的光才可見(jiàn)，而微觀尺度的金屬線(xiàn)承受不了這樣的高溫;另外，微觀尺度上，熱量從燈絲向四周傳遞的效率極高，容易損壞芯片。
物理學(xué)家組織網(wǎng)的報(bào)道稱(chēng)，通過(guò)測(cè)量石墨烯發(fā)出的光的光譜，研究人員發(fā)現(xiàn)石墨烯的溫度達(dá)到2500攝氏度以上，足以明亮發(fā)光。論文第一作者、哥倫比亞大學(xué)機(jī)械工程系博士后研究員金永德(音譯)解釋說(shuō)：“原子厚度的石墨烯發(fā)出的可見(jiàn)光線(xiàn)如此強(qiáng)烈，無(wú)需額外放大，肉眼便能看見(jiàn)。”
石墨烯達(dá)到如此高的溫度而不熔化基板或金屬電極，是因?yàn)槠渚哂幸粋€(gè)有趣特性：當(dāng)受熱時(shí)，石墨烯會(huì)變成熱的不良導(dǎo)體。這意味著高溫被局限在了中心的一個(gè)小“熱點(diǎn)”上。
論文共同作者、韓國(guó)標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)研究院高級(jí)研究員裴明浩(音譯)說(shuō)：“相對(duì)于置于固態(tài)基底上的石墨烯，我們能夠?qū)矣谏戏降氖┘訜嶂粮哌_(dá)太陽(yáng)溫度的一半，同時(shí)效率提高1000倍。”
該團(tuán)隊(duì)還通過(guò)制成大規(guī)模化學(xué)氣相沉積(CVD)石墨烯發(fā)光器陣列，展示了這項(xiàng)技術(shù)的可擴(kuò)展性。
研究團(tuán)隊(duì)目前正在進(jìn)一步探究這種裝置的性能，比如其開(kāi)關(guān)的速度要多快才能創(chuàng)建光通信的比特位，同時(shí)也在開(kāi)發(fā)將它們集成到柔性基板上的技術(shù)。
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