我國制備出首個基于石墨烯電光器件

　　石墨烯具有強烈的三階非線性效應。這使其在微納光子學、激光產業、生物成像等領域具有巨大的應用潛力。然而，過去的實驗報道無法對石墨烯三階非線性系數形成統一的觀點，不同實驗結果甚至有著高達6個數量級的差異。

　　研究人員采用離子凝膠技術制備石墨烯場效應晶體管器件，并通過大范圍調控石墨烯中的載流子密度和化學勢逐一控制相關量子共振躍遷通道的研究方法。研究發現，石墨烯中的化學勢會強烈地影響其三階非線性光學響應，而且不同的三階非線性效應對化學勢的依賴關系完全不同。

　　近日，復旦大學物理學系教授吳施偉課題組聯合中科院長春光機所副研究員程晉羅、中國科學技術大學教授曾長淦、北京大學研究員劉開輝和加拿大多倫多大學教授J. E. Sipe，利用離子凝膠技術（ion-gel）實現了石墨烯中三階非線性和四波混頻非線性光學現象的電學調控和增強效應，并通過理論推導揭示其內在的物理機制，研究成果以“Gate-tunable third-order nonlinear optical response of massless Dirac fermions in graphene”為題發表在Nature Photonics上。

　　研究團隊揭示了躍遷通道間的干涉效應在石墨烯非線性光學效應中的主導作用，澄清了之前國際上不同課題組在三階非線性光學系數上分歧的來源，并且指出了通過化學勢來大范圍調控石墨烯非線性光學效應的途徑。與此同時，本研究工作制備出了國際上首個基于石墨烯三階非線性光學效應的電光器件，電學的調控比可達幾個數量級。鑒于近年來石墨烯在大面積低成本生長制備方面的重大突破，這一電光調控機制有望為石墨烯產業提供一種殺手锏級別的高端應用。

　　轉自：中國有色金屬報

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