産業資訊 / Industry

美國俄勒岡大學物理系Benjamín J. Alemán課題組–快速靈敏的室溫石墨烯納米機械測輻射熱儀

測輻射熱計是檢測光線的有力手段。新興應用要求輻射熱計在室溫下工作,同時保持高速和高靈敏度,這些特性在本質上受到探測器熱容的限制。為此,石墨烯引起了人們的興趣,因為它具有較低的單位面積質量,及極高的熱穩定性和出的光譜吸收能力。然而,由于石墨烯的電阻率與溫度的相關性很弱,因此在室溫下無法适應最新技術。在這裡,與常規輻射熱分析法不同,本文使用石墨烯納米機電系統通過共振感應來檢測光。在我們的方法中,吸收的光加熱并熱拉伸懸浮的石墨烯諧振器,從而改變其諧振頻率。使用諧振頻率作為光檢測的讀數器,我們獲得了室溫噪聲等效功率(2 pW Hz−1/2)和帶寬(從10 kHz到1.3 MHz),這對當前的技術水平提出了挑戰。

Fig. 1石墨烯諧振器的設計、圖像和機械性能。 a)輻射熱檢測方案的圖示。b)懸浮石墨烯鼓頭和c)蹦床的僞彩色掃描電子顯微鏡圖像。d) VDC=0.25 V時的幅頻響應曲線。e)幅頻頻譜圖與應用的dc栅極偏置。f)測量的石墨烯蹦床的機械振型。

Fig. 2 石墨烯諧振器對吸收光的頻率響應和頻率噪聲測量。a)直徑為8µm的蹦床和500 nm寬系鍊的機械共振頻率與時間的關系。b)測量共振位移與吸收功率。c)九種不同的蹦床和三個不同的鼓面的頻率響應度Rf與系繩寬度w。d)共振頻率與時間的蹦床GNB裝置。e)頻率噪聲與測量時間的艾倫偏差σA。f)九種不同的蹦床和三個不同的鼓面的靈敏度η與系繩寬度的關系。

Fig. 3石墨烯諧振器的建模和帶寬測量。 a)熱回路模型。b)系繩寬度w=200 nm,直徑d=6μm的蹦床的僞彩色SRM圖。c)當加熱激光器的幅度從100 Hz調制到50 kHz時,歸一化頻移響應度Rf*。d)蹦床的熱膨脹引起的位移的實部和虛部振幅(w=1.2μm,d=6μm)。e)九個不同的蹦床和三個不同的鼓面的帶寬與系繩寬度。f)九種不同的蹦床和三種不同的鼓面的靈敏度與帶寬的關系。

相關研究成果于2019年由美國俄勒岡大學物理系Benjamín J. Alemán課題組,發表在Nature Communications (https://doi.org/10.1038/s41467-019-12562-2)上。原文:A fast and sensitive room-temperature graphene nanomechanical bolometer

本文來自石墨烯雜志,本文觀點不代表利特納米立場,轉載請聯系原作者。

相關文章

免费观看在线污污的视频,免费视频在线观看