总部位于巴塞罗那的一个研究小组称，了解石墨烯的光电转换机制将会促进基于石墨烯的光探测器技术的发展。

巴塞罗那ICFO的这个研究小组表示，将石墨烯作为光探测器中的光敏材料将是对现有常用材料进行的重大改进，他们已经在石墨烯的光电转换机制方面取得了突破性进展。

这项成果已被发表在《科学进展》杂志上。

石墨烯几乎可以检测到任何波长的光，并且通常会在1×10-12秒内产生极快的电子响应。因此，ICFO在其最新声明中说，“了解石墨烯在吸收光后其内部发生的变化过程，对正确地设计石墨烯光探测器是至关重要的。”

ICFO的研究员ICREA教授和与其合作的欧洲其他研究中心的科学家Frank Koppens教授和Klaas-Jan Tielrooij教授表示，他们现在已经成功地掌握了这些过程。

电导率的上升和下降

《科学进展》上的这篇文章全面地解释了，为什么在有些情况下，石墨烯吸收光后电导率会增加，而在其他情况下会降低。研究人员指出：“对于许多设想的石墨烯的光电应用而言，了解石墨烯在光致激发后的亚皮秒载流子动力学行为和光致激发对石墨烯光电导性的影响是至关重要。”

研究人员表明，这种行为与能量从被吸收的光流向石墨烯电子的方式相关：在石墨烯吸收光之后，石墨烯电子被快速和高效率地加热。对于高掺杂石墨烯（其中存在许多自由电子），超快速电子加热导致载流子能量升高-热载流子，这反过来引起石墨烯电导率降低。

有趣的是，对于弱掺杂石墨烯（其中没有太多的自由电子），电子加热会产生额外的自由电子，因此导致电导率增加。这些额外的载流子是石墨烯无间隙性质的直接结果，因为在间隙材料中，电子加热不会产生额外的自由载流子。

石墨烯中发生的这种简单的光致电子加热效应可以解释许多观察到的现象。除了可以解释材料在吸收光之后导电特性的变化之外，还可以解释载流子的倍增现象：在特定条件下，一个被吸收的光粒子（光子）可以间接产生多个额外的自由电子，因此可以在设备中产生一个高效的光电响应。

这篇文章的结论，特别是对电子加热过程的准确理解，毫无疑问将会巨大地推动石墨烯光探测器的设计和开发。这项研究工作是由欧共体的石墨烯旗舰项目和Mineco青年研究者基金会共同资助的。

技术观察

论文摘要详细地介绍了作者的研究方法，并概括总结了他们的研究成果：“我们辨别区分了超快光致载流子加热过程的两种类型：在低（平衡）费米能级（试验中为EF≤0.1eV）上，载流子分布带的扩大涉及到带间转换；而在高费米能级（EF＞0.15 eV）上，载流子分布带的加宽涉及到带内跃迁。在特定条件下，光致载流子加热过程可以为低费米能级提供额外的电子空穴对，为高费米能级提供热载流子。

那么，这个高度学术性的研究成果如何转化为产品，转移到市场的发展中去呢？《科学进步》上的这篇文章总结道：“我们的这些研究成果可以直接用于优化石墨烯光探测设备”

实验技术和带间到带内的热转换

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