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新型探測儀可檢測出納瓦級的熱輻射變化——相當于手輕輕擺動時釋放出的能量的千分之一。

由23個國家150多個研究團隊組成的國際聯(lián)盟 Graphene Flagship 運用納米材料石墨烯研發(fā)出一款高精度的新型紅外探測器。據(jù)團隊介紹，這種新型探測儀可檢測出納瓦級的熱輻射變化——相當于手輕輕擺動時釋放出的能量的千分之一。

基于石墨烯的非冷卻熱檢測器的最高報告的溫度敏感性，能夠?qū)囟茸兓纸鉃閹资蘇。僅需要幾納米的IR輻射功率來在隔離器件中產(chǎn)生這樣小的溫度變化，比通過緊密靠近的人手遞送到檢測器的IR功率小大約1000倍。使用高性能的基于石墨烯的IR檢測器，可以提供較少的入射輻射的強信號，可以隔離IR光譜的不同部分。這在安全應(yīng)用中是至關(guān)重要的，其中不同的材料(例如爆炸物)可以通過它們的特征IR吸收或透射光譜來區(qū)分。

典型的IR光電探測器通過熱電效應(yīng)或作為測量由于加熱引起的電阻變化的測輻射熱計進行操作?；谑┑臒後岆姕y輻射熱計將這兩種方法與石墨烯的優(yōu)異電性能相結(jié)合，以獲得最佳性能。石墨烯作為信號的內(nèi)置放大器，消除了對外部晶體管的需要，意味著沒有寄生電容的損失和顯著低的噪聲。

石墨烯的高電導率還提供與用于與檢測器像素和記錄裝置接口的外部讀出集成電路(ROIC)的方便的阻抗匹配。隨著石墨烯質(zhì)量的持續(xù)改進(例如，更高的遷移率)，可以制造具有擴展的動態(tài)范圍(器件將可靠地工作的溫度范圍)的穩(wěn)健器件，同時保持相同的優(yōu)異的溫度響應(yīng)性。

過去幾年，紅外探測器的市場規(guī)模急劇增加，這些設(shè)備正在越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是光譜安全檢查變得越來越重要，這需要在室溫下的高靈敏度，此次將納米材料石墨烯應(yīng)用到紅外探測器中，是在滿足石墨烯紅外探測器的這些要求方面邁出的巨大一步。