گرافن و بقیه مواد دو بعدی، مانند فلز گذار dichalcogenide، به سرعت به عنوان بلوک‌های ساختاری جذاب برای کاربردهای اپتوالکترونیک، همراه با تمرکز قوی روی پلتفرم‌های مختلف تشخیص نور، خود را به اثبات رسانده‌اند. تطبیق‌پذیری این سیستم‌های مواد، کاربرد آنها را در نواحی شامل تشخیص بسیار سریع و با حساسیت بالای نور در رنج فرکانسی ماوراء بنفش، نور مرئی، مادون قرمز و تراهرتز، امکان‌پذیر می‌کند. این حسگرها همانند تکنولوژی‌های الکترونیک و فوتونیک سیلیکون، می‌توانند با دیگر اجزای فوتونیک مبتنی بر همان مواد، در کنار یکدیگر قرار گیرند. در اینجا، حسگرهای نوری مبتنی بر گرافن مدرن، سایر مواد دوبعدی و سیستم‌های هیبرید مبتنی بر ترکیب بلورهای دو بعدی مختلف یا بلورهای دو بعدی و دیگر مواد (نانو)، مانند نانوذرات پلاسماسون، نیمه هادی ها، نقاط کوانتومی یا ادغام آنها با موجکهای سیلیکون را مرور و ارزیابی می‌کنیم.
تبدیل نور به سیگنال‌های الکتریکی در صدر تکنولوژی قرار دارد دهد. کاربردهای شامل تصویربرداری ویدئویی، ارتباطات نوری، تصویربرداری بیومدیکال، امنیت، دید در شب، حسگر گاز و تشخیص حرکت، به دلیل توسعه مواد با کارایی بالا و تکنولوژی تولید و یکپارچه‌سازی در مقیاس بزرگ به سطح بالایی از پیشرفت رسیده است. با وجود رشد مقیاس و تنوع نواحی کاربردی، نیاز به یک پلتفرم تشخیص نور با کارایی بالاتر در زمینه سرعت، کارایی یا رنج طول موج، به اندازه انعطاف‌پذیری، شفافیت و اجتماع‌پذیری CMOS، روز به روز برجسته‌تر می‌شود.
گرافن ماده جذابی برای فوتونیک و اپتوالکترونیک است زیرا در مقایسه با مواد دیگر مزایای متعددی ارائه می دهد. انواع دستگاه های اپتوالکترونیک نمونه اولیه ، مانند الکترودهای شفاف در نمایشگرها و ماژول های فتوولتائیک، مدولاتورهای نوری ، دستگاه های پلاسمونی و لیزرهای فوق سریع، تاکنون نشان داده شده است. در بین این‌ها، بیشترین تلاش برای پیشرفت سنسورهای نوری، براساس تعدادی از ویژگی های متمایز گرافن و مواد مرتبط (GRM)، صورت گرفته است. اول، گرافن بدون شکاف است. این ویژگی منحصربفرد، تولید حامل‌های بار از طریق جذب نور را در طیف بسیار وسیعی از انرژی، امکان‌پذیر می‌کند. این رنج وسیع اشعه ماوراء بنفش، نورمرئی، مادون قرمز موج کوتاه (SWIR)، نزدیک مادون قرمز (NIR)، میان مادون قرمز (MIR)، مادون قرمز دور (FIR) و رگرسیون طیفی تراهرتز (THz) را در برمی‌گیرد. همچنین، گرافن دارای دینامیک حامل بار بسیار سریع، جذب مستقل طول موج، خواص نوری قابل تنظیم از طریق دوپینگ الکترواستاتیک، نرخ تخلیه کم و تحرک بالا و توانایی محدود کردن انرژی الکترومغناطیسی به حجم بی‌سابقه کم است. تحرک‌پذیری بسیار بالای حامل‌ها باعث تبدیل سریع فوتون و یا پلاسمون به جریان الکتریکی یا ولتاژ می شود.
-این مقاله در نشریه الزویر منتشر شده و ترجمه آن با عنوان حسگرهای مبتنی بر گرافن در سایت ای ترجمه به صورت رایگان قابل دانلود می باشد. جهت دانلود رایگان مقاله فارسی و انگلیسی روی عنوان فارسی (آبی رنگ) کلیک نمایید.
منبع:
Photodetectors based on graphene, other two-dimensional materials and hybrid systems
