光电子学论文
光电子技术发展态势分析及应用论文

光电子应用姓名:朱志恒学号:200910711219摘要:随着科学的进步,光电子技术得到了蓬勃的发展。
他不仅由多科学互相融合和互相渗透,而且在各个科学领域的应用也十分广泛,光电子技术指利用光子激发电子或电子跃迁产生光子的物理现象所能提供的手段和方法。
本文主要研究了光电子技术的前世今生、发展历程、发展态势、重要应用以及光电子技术今后的发展应用和展望。
通过本研究,我们可以更进一步地了解光电子技术的含义,熟悉光电子技术的发展历史、重要应用和所研究的方向、领域。
引言随着社会科学的加速发展,光电子技术的应用越来越深入到社会生活的各个方面。
今天,各种电子高科技产品太多源于光电子技术,可以说,没有光电子技术的加速发展就没有我们现在的美好生活。
相信在以后的生活中,光电子技术会得到更普遍的应用,得到更多的人重视。
自1960年世界第一台红宝石激光器的诞生起,光电技术的发展步伐明显加速,仪器、技术等更新频繁。
目前,人们都倾向认为光电子技术的发展历史应从1960年激光器的诞生算起。
尽管其历史可追溯到19世纪70年代,但那时期到1960年,光学和电子学仍然是两门独立的学科,因而只能算作光电子学与光电子技术的孕育期。
光电子技术是光学技术和电子学技术的融合,靠光子和电子的的共同行为来执行其功能,是世纪之交继微电子技术之后迅速兴起的一个高技术领域,在当今信息时代愈发占有重要的关键地位。
20世纪60年代初出现的激光和激光科学技术,以其强大的生命力推动着光电子技术与产业的发展,至今光电子技术的应用已涉及科学、经济、军事和社会发展的各个领域,信息的探测、传输、存储、显示、运算和处理已由光电子和电子共同参与来完成。
21世纪是光电子发挥作用的时代,光电子技术的发展,极大地推动了众多相关科学技术的相互渗透和相互作用,并由此形成了规模宏大,内容丰富的光电子产业。
最早出现的光电子器件是光电探测器,而光电探测器的基础是光电效应的发现和研究。
1888年,德国H.R.赫兹观察到紫外线照射到金属上时,能使金属发射带电粒子,当时无法解释。
光电子技术论文范例参考

光电子技术论文范例参考光电子技术论文范例参考关键词:光电子,范例,参考,论文,技术光电子技术论文范例参考介绍:近三十年来的新时期,光子技术与电子技术相结合融合而成的光电子技术突出重围,以优于微电子技术的极高速度、超大容量以及极低损耗等显着特点成为本世纪研究的焦点,更上升为当今社会信息技术的重要支柱。
下面我们就为大家分享一篇光电子技术论文,希望能帮助到你论文的写作。
题目:光电子技术的发展现状及应用探讨分析摘要光电子技术论文范例参考详情:近三十年来的新时期,光子技术与电子技术相结合融合而成的光电子技术突出重围,以优于微电子技术的极高速度、超大容量以及极低损耗等显着特点成为本世纪研究的焦点,更上升为当今社会信息技术的重要支柱。
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题目:光电子技术的发展现状及应用探讨分析摘要:光电子技术近些年来在信://.031587/息、能源、航空和环境科学中得到了大量的发展和应用。
文章对比了国内外光电子发展的现状及,概况了光电子技术在一些重要领域中的应用,并总结了光电子技术的未来发展趋势。
关键词:光电子技术;应用;前景1光电子技术的发展现状1.1国外光电子技术的发展光电子技术主要包括信息光电子、能量光电子、消费光电子、军事光电子、软件与网络、光计算机等几个方面。
就目前发展程度而言,光电子技术比传统微电子技术具有更高的优越性能和更广阔的应用空间。
(1)://.007573/随着“地球村”的发展,更快捷、更紧密的通讯使人类更为便捷地进行实时通讯和联络,因此,在信息产业方面具有非常大的发展空间和应用规模。
而信息产业的基础即是大容量的光纤通讯网络,光纤已经成为通讯网络的重要传输介质。
所以,基于光纤通讯技术的各种新技术日新月异。
(2)随着互联网时代的继续高速发展,人们对通讯的带宽要求越来越高,希望信息传输的速度高、时间短。
为了满足互联网信息传输的需求,科学家们发展了以提高单独光纤的信息运载量来满足这个需求。
现代光电子技术论文

现代光电子技术论文1153454 高忱颖数学系理科实验班摘要光电子不是什么特殊的粒子,光电子学也并不能把光子与电子互相转变,而是要研究光子与电子之间的相互作用及其应用。
这篇论文分为三个部分,第一部分总结了光电子的传播原理,除了基本的原理与特性之外还介绍了一下光孤子通信;第二部分分别总结了电光效应以及光电效应;第三部分就几个不早于2012年12月的光电子领域的研究与新发现做了概述于评论。
关键字:光电子,传播原理,孤立子,电光效应以及光电效应,碳纳米管,原子X射线激光,美国国家点火装置(NIF),飞秒强激光,人工降雪。
第一部分——光电子的传播原理光(电磁波)束具有粒子性而电子流(尤其是高能电子流)具有波动性,所以光电子的传播方式大致与光的传播方式相同。
所以我首先总结一下光的传播。
从波动性的方面讲:1. 光的传播是首先一种横波的传播,电场、磁场的振动方向与传播方向两两正交且由右手螺旋定则确定,由此导致了光的偏振性;2. 光的传播满足费马的最快路径原理,由此导致了折射定律,也就有了光电子技术中常用的晶体双折射现象;3. 光的波动性决定了光能够干涉衍射。
从粒子性的方面讲:1. 光子有能量,有质量,有动量,所以在扭曲的引力场中会弯曲,并且在内光电效应中会有一个最小频率以及反向截止电压;2. 光子有自旋,且自旋的量子数为整数。
从光子与电子传播的区别方面:最关键的区别在于光的传播不必有介质且可在非金属导体中传播而电子的传播必须有金属导体传导。
光孤子通信【1】特别的,作为一名数学系的学生,再提一下光孤子通信。
在我将来要学的一门小波分析课程中将会提出孤立子这一概念。
孤立波的特性就是传播很远的距离而不减弱。
我们数学中最常用的两个例子是神经中信号的传导由Hudgkin-Huxley Equation确定界面是孤立子以及浅水波KdV (Kortweg-de Vries)的界面也是孤立子。
【2】在光纤的反常色散区,由于色散和非线性效应相互作用,可产生一种非常引人注目的现象-光学孤子。
光电子专业导论论文)

光电子专业导论论文光纤技术的发展光波是一种电磁波,在19世纪末就有人尝试用光信号传送话音,但是,由于当时的光源相干性很差;光波在大气中传播受气候影响严重,很难获得长距离的稳定通信,这成为光通信领域的两大难题。
光纤的出现改变了这一状况。
世界光纤通信发展史光纤的发明,引起了通信技术的一场革命,是构成21世纪即将到来的信息社会的一大要素。
我国光电子行业:在科研上起步较早,也有一批水平较高的应用成果,其中光纤通信的发展尤快。
在国防上的应用也开展较早,如靶场用的激光、红外、电视等光测设备,以及红外导引装置、红外热像仪、激光测距仪、微光夜视仪等。
但民用市场开发较晚,真正能形成较大生产规模的产品不多。
我国在"八五"计划期间对一些光电器件企业进行了技术改造,已在"九五"计划中产生了效益。
例如,12英寸彩色液晶显示屏已经在1996年投产。
国家重大成套通信设备2.5Gbps同步数字系列(SDH)光通信系统,于1997年研制开发成功,现已广泛应用于国家通信骨干网的建设。
光电子的发展历程与成就史光发射机光发射机的功能是把输入电信号转换为光信号,并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。
光发射机由光源, 驱动器和调制器组成,光源是光发射机的核心。
目前广泛使用的光源有半导体发光二极管(LED)和半导体激光二极管(或称激光器)(LD), 以及谱线宽度很小的动态单纵模分布反馈(DFB)激光器。
有些场合也使用固体激光器,例如大功率的掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)激光器。
光发射机把电信号转换为光信号的过程(简称为电/光或E/O转换),是通过电信号对光的调制实现的。
直接调制和间接调制用电信号直接调制半导体激光器或发光二极管的驱动电流,使输出光随电信号变化而实现的。
这种方案技术简单,成本较低,容易实现,但调制速率受激光器的频率特性所限制。
间接调制(外调制)把激光的产生和调制分开,用独立的调制器调制激光器的输出光而实现的。
浅析光电子技术的发展综述及其应用论文

浅析光电子技术的发展综述及其应用论文浅析光电子技术的发展综述及其应用论文光电子技术的应用十分广泛,如其在现代通讯技术、先进制造技术、信息技术和国防领域中的应用。
不仅如此,光电子技术同时也是相关产业的核心技术。
以IT信息产业为样例,光纤互联网,密集波分复用器(DWDM)和激光多波长光源都是IT业的物理基础。
因此合理的分析光电子产业发展方向,把握光电子产业突出特点,将能够更好地使用光电子技术,为推进光电子技术产业的发展和社会经济的总体进步提供有力的保障。
本世纪初,人类已经进入了信息社会,随着信息需求的快速增长和对信息技术的重要性的认识的不断深入,信息技术产业正经历快速发展的,由此带来的经济增长点和经济爆炸增长模式比比皆是。
所以,光电子技术作为信息科技领域的领头羊,不仅在经济的增长上作用显著,更是极大的推动了社会的进步。
目前来说,科技进步及经济发展的增长速率已经十分缓慢,光电子技术犹如催化剂,其发展能极大地推动人类文明的进步。
1光电子技术的发展现状1.1国内发展现状1995年光电子技术总产值约10亿美元,2001年中国光电子产业产值超过800亿元,目前继续高速发展中。
近年来,中国光电子技术的研究水平已大体上趋于与国际同步发展的态势,整机系统以及器件的生产、制造等相关产业如雨后春笋般涌现,并呈现出一定的发展势头,我国光电子信息产业链基本形成。
近几年,由于光电子技术研究开发体系的不完整,促使训练一批高水准的光电子技术研究开发队伍成为迫在眉睫的任务。
二十世纪以来,中国科学院建立了半导体研究机构,武汉邮电科学研究院建立信息发展研究部,中国科学院在长春建立了光学精密研究所,一些大学,如清华大学、吉林大学、天津大学、东南大学、南开大学、华中科技大学等也先后建立了光电子技术研究所,并同时组建起高水平的研究开发队伍。
截止到2016年,各高等院校及研究机构已经在光电子材料、制作技术、器械等方面取得了突破,并有了显著进展。
光电子学在激光雷达系统中的应用研究

光电子学在激光雷达系统中的应用研究激光雷达是一种利用激光技术进行远距离测距和三维重建的高精度测量设备,广泛应用于地理测绘、自动驾驶等领域。
而光电子学作为研究光与电的相互作用的学科,为激光雷达系统的性能提升和技术革新提供了重要支持。
本文将从光电子传感器、激光发射与接收、光电信号处理等方面探讨光电子学在激光雷达系统中的应用研究。
1. 光电子传感器的优势及应用光电子传感器作为激光雷达系统中的重要组成部分,具有高灵敏度、高分辨率、快速响应等优势。
在激光雷达中,光电子传感器通过接收激光返回信号,能够实现对目标的距离、位置、速度等参数的测量。
同时,光电子传感器还可应用于激光雷达的环境感知和目标识别等方面。
例如,通过搭载多个光电子传感器,可以实现多目标的同步测量,提高激光雷达系统的测量效率。
2. 激光发射与接收技术的进展激光发射与接收是激光雷达系统中的关键技术,光电子学的研究为其提供了有效的支持。
在激光发射方面,光电子学研究提供了高功率激光器、频率稳定激光器等技术,使得激光雷达能够在复杂环境中稳定输出高质量的激光束。
而在激光接收方面,光电子学研究提供了高效率光电探测器、低噪声放大器等技术,使得激光雷达能够实现高灵敏度的目标探测和测距。
3. 光电信号处理技术的发展光电信号处理是激光雷达系统中不可或缺的环节,光电子学的研究提供了各种信号处理算法和技术,提高了激光雷达系统的性能和稳定性。
例如,光电子学研究提供了高性能的光电转换器、高速采样电路等技术,能够实现对激光返回信号的高效率采集和处理。
此外,光电子学的图像处理和模式识别技术也为激光雷达系统中的目标提取和重建等任务提供了重要支持。
总结光电子学在激光雷达系统中的应用研究为激光雷达技术的发展和进步提供了重要支持。
光电子传感器、激光发射与接收技术以及光电信号处理技术的进展,推动了激光雷达系统在测距、重建和识别等方面的性能提升。
然而,光电子学在激光雷达系统中的应用研究仍面临一些挑战,如如何提高传感器的灵敏度和分辨率、如何降低系统的成本和尺寸等。
光电子学课程论文

华中师范大学研究生课程论文论文题目脉冲宽度的测量和巨脉冲激光器完成时间课程名称专业年级目录摘要 (1)引言 (1)1 脉冲宽度的测量 (1)1.1 二次谐波法 (1)1.2 二次谐波系统 (1)1.3 几种测量飞秒脉冲宽度的方法 (2)1.3.1 FROG测量法 (2)1.3.2 SPIDER测量法 (3)1.4小结 (3)2 巨脉冲激光器 (3)2.1 调Q技术的概念 (3)2.2 调Q技术的方法 (4)2.3 调Q技术的工作原理 (4)2.4锁模法压缩脉宽 (4)2.5 巨脉冲激光器的应用 (5)2.6小结 (5)3光子学课程学后感 (5)3.1课堂所学所感 (5)3.2自己讲课的感悟 (5)3.3课后的展望 (6)4 总结 (6)参考文献 (7)脉冲宽度的测量和巨脉冲激光器摘要:本文主要论述了锁模超短脉冲的测量方法,介绍了二次谐波法测锁模超短脉冲的原理和装置。
本文简要介绍了巨脉冲激光器的原理,浅层次论述了调Q技术,简要介绍了几种调Q方法。
关键词:锁模超短脉冲;二次谐波法;巨脉冲激光器;调Q技术引言:激光自出现以来一直朝着提高功率、扩展波长范围、缩短脉冲宽度以及全固态化、小型化以至微型化方向发展。
因此研究超短脉冲激光和巨脉冲激光器具有重要的理论意义和应用前景。
本论文主要结合所讲课程,在原理上浅层次介绍锁模超短脉冲的测量与巨脉冲激光器的工作原理。
本分主要分为三个章节:第一章节介绍了锁模超短脉冲的测量,即二次谐波法;第二章节介绍巨脉冲激光器的工作原理;第三个章节介绍了自己对光电子学这门课程的理解以及自己在课堂上所学到的知识点。
1 脉冲宽度的测量关于脉冲宽度测量的问题,本文论述主要针对激光脉冲宽度的测量。
激光脉冲的测量主要分为普通激光脉冲宽度的测量与超短激光脉冲宽度的测量。
普通激光脉冲宽度的测量,是利用光电二极管或其他光电转换器件将光信号转换成电信号后输入示波器进行测量,该方法测量的激光脉冲的宽度极限为亚纳秒量级。
光电子学论文

石墨烯光电材料研究进展摘要:首先对石墨烯进行简单的介绍。
然后结合其性质,介绍了石墨烯复合光电功能材料的应用。
最后介绍了最新的研究进展。
关键词:石墨烯;复合;光电;进展Research Progress of Graphene Optoelectronic Materials Abstract: First of all, the Graphene was introduced briefly. And then combined with its properties, applications of Graphene compound optoelectronic materials were introduced. Finally, the newest research progress was introduced.Key words: Graphene; compound; optoelectronic; progress1 引言石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。
是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,是只有一个碳原子厚度的二维材料。
其结构示意图如图1。
石墨烯一直被认为是假设性的结构,无法单独稳定存在,直至2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯,而证实它可以单独存在,两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”,共同获得2010年诺贝尔物理学奖[1]。
图1 石墨烯的结构示意图硅基集成电路芯片技术正在逼近摩尔定律的物理极限,于是半导体纳米材料与技术成了纳米科技中研究最为活跃、应用最为广泛的前沿领域。
二维纳米材料石墨烯的发现为新型纳米器件的设计与制备注入了新活力。
科学家预言石墨烯可望替代硅材料成为后摩尔时代电子器件发展的重要角色[2]。
近年来,与石墨烯相关的材料制备、表征、功能器件设计等一系列理论与实验工作蓬勃发展[3-4],进展迅速。
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石墨烯光电材料研究进展摘要:首先对石墨烯进行简单的介绍。
然后结合其性质,介绍了石墨烯复合光电功能材料的应用。
最后介绍了最新的研究进展。
关键词:石墨烯;复合;光电;进展Research Progress of Graphene Optoelectronic Materials Abstract: First of all, the Graphene was introduced briefly. And then combined with its properties, applications of Graphene compound optoelectronic materials were introduced. Finally, the newest research progress was introduced.Key words: Graphene; compound; optoelectronic; progress1 引言石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。
是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,是只有一个碳原子厚度的二维材料。
其结构示意图如图1。
石墨烯一直被认为是假设性的结构,无法单独稳定存在,直至2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯,而证实它可以单独存在,两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”,共同获得2010年诺贝尔物理学奖[1]。
图1 石墨烯的结构示意图硅基集成电路芯片技术正在逼近摩尔定律的物理极限,于是半导体纳米材料与技术成了纳米科技中研究最为活跃、应用最为广泛的前沿领域。
二维纳米材料石墨烯的发现为新型纳米器件的设计与制备注入了新活力。
科学家预言石墨烯可望替代硅材料成为后摩尔时代电子器件发展的重要角色[2]。
近年来,与石墨烯相关的材料制备、表征、功能器件设计等一系列理论与实验工作蓬勃发展[3-4],进展迅速。
本文着眼于石墨烯复合光电功能材料,综合论述了材料的性能。
2 石墨烯的基本性质及应用2.1 石墨烯的基本性质(1)力学性质石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧,当施加外部机械力时,碳原子面就弯曲变形,从而使碳原子不必重新排列来适应外力,也就保持了结构的稳定。
美国哥伦比亚大学的研究小组经过大量实验,发现石墨烯是目前已知的最硬材料。
他们选取10-20微米的石墨烯微粒作为研究对象。
实验发现,在石墨烯样品微粒开始碎裂前,它们每100纳米距离上可承受的最大压力可达2.9微牛。
(2)热学性质石墨烯是一种稳定的材料。
在发现石墨烯以前,大多数物理学家认为,热力学涨落不允许任何二维晶体在有限温度下存在。
所以它的发现立即震撼了凝聚态物理学界。
虽然理论和实验都认为完美的二维结构无法在非绝对零度稳定存在,但是单层石墨烯在实验室中被制备出来了,这归结于石墨烯在纳米级别上的微观扭曲。
石墨烯是由碳原子按六边形晶格整齐排列而成的碳单质,结构非常稳定。
迄今为止,研究者仍未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况,即六边形晶格中的碳原子全都没有丢失或发生移位。
各个碳原子间的连接非常柔韧,当施加外部机械力时,碳原子面就弯曲变形。
因此,碳原子就不需要重新排列来适应外力,也就保持了结构的稳定。
(3)电学性质稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性,石墨烯中电子是没有质量的,而且是以恒定的速率移动,石墨烯还表现出了异常的整数量子霍尔行为。
其霍尔电导等于2e2/h,6e2/h,10e2/h,…,为量子电导的奇数倍,且可以在室温下观测到。
这个行为已被科学家解释为电子在石墨烯里有效质量为零,这和光子的行为极为相似;不管石墨烯中的电子带有多大的能量,电子的运动速率都约是光子运动速率的三百分之一,为106m/s。
石墨烯的室温量子霍尔效应,无质量狄拉克费米子型载流子,高达200000cm2/V·s 的迁移率等新奇物性相继被发现。
在室温下有微米级的平均自由程和很长的相干长度。
石墨烯是纳米电路的理想材料,也是验证量子效应的理想材料。
石墨烯具有明显的二维电子特性。
近来所观到的显著的量子霍尔效应和分数量子霍尔效应,证实了石墨烯是未来纳米电子器件的极有前景的材料。
在2006 ~ 2008年间,石墨烯已被制成弹道输运晶体管,人们不仅成功地制造了平面场效应管而且观测到了量子干涉效应,引起大批科学家的兴趣。
中国科学院物理研究所、北京凝聚态物理国家实验室闫新中研究员与美国休斯顿大学丁秦生教授合作,对于石墨烯中狄拉克费米子在有限力程杂质散射情况下的输运问题进行了研究,在自洽玻恩近似下,通过求解电流—电流关联函数的顶角修正及粒子—粒子传播的矩阵积分方程,计算了电导率及其量子干涉修正。
在带电粒子杂质散射情况下,发现局域化现象存在于有限浓度载流子的大块样品中,对于小样品在低温下局域化非常弱。
在接近于载流子浓度为零的区域内,体系会是反局域化的。
同时,计算给出的最小电导率与实验值非常接近。
2.2 石墨烯的应用基于石墨烯具有优良的力学、热学和电学性质,因此其应用范围非常的广泛,从电子产品到防弹衣和造纸,甚至未来的太空电梯都可以以石墨烯为原料。
以下主要介绍石墨烯复合光电功能材料。
(1)石墨烯基发光二级管发光二极管是半导体器件中的重要成员,它们在照明、显示、通信等领域发挥着重要作用。
目前,GaN 在这一领域占据着主导地位。
然而,GaN材料的生长通常需要在与之晶格匹配的蓝宝石衬底上在1000℃以上的高温下生长,而进一步发展柔性器件尚需通过复杂的工艺将GaN从外延衬底上剥离。
这些不足大大限制了GaN器件的发展。
而石墨烯这种可从层状结构中简单剥离的材料则为解决这一问题提供了很大的方便。
韩国首尔国立大学的研究人员[5]在多层石墨烯上密排的ZnO纳米棒为过渡层生长了高质量的GaN外延薄膜,制备获得了发光二管,并进一步实现了将这些功能器件向玻璃、金属、塑料等不同衬底的转移。
这种器件既展示了GaN半导体的发光特性,同时利用了石墨烯的电学与机械特性,为后续电子学与光电学器件的集成设计提供了灵活的思路。
基于石墨烯透明、导电的特性,北京大学的研究人员将其应用于有机电致发光器件,制备了Al/ glass/multilayered grapheme/V2O5/ NPB/CBP:(ppy)2Ir(acac)/B phen/ Bphen:Cs2CO3/Sm/Au多层结构的发光二级管,获得了较高的发光效应。
这一研究结果表明,石墨烯可作为良好的有机发光的阳极材料,器件的性能可望通过优化石墨烯的导电性、透光性等进一步提升[6]。
利用类似的特性,斯坦福大学和南开大学[7]合作用溶液方法将石墨烯制作成有机发光器件的电极,获得Alq3的发光。
此外,国外一些研究组[8-9]还制备了电化学发光器件,可望发展为低驱动电压、低成本、高效率的LED。
(2)石墨烯基太阳能电池石墨烯在能量转换方面的应用是目前石墨烯研究中最活跃的方向之一。
基于石墨烯与无机半导体、纳米线、有机小分子染料与聚合物等复合材料,在不同的器件结构中均展现了较好的光电转换特性。
石墨烯作为一个二维结构的薄膜电极具有不少优点:导电特性与光学特性可通过层数变化、掺杂等进行调控,非常平整的表面有利于功能层的组装。
作为一个有益的尝试,清华大学的研究人员,以石墨烯作阳极,在n-Si上了制备肖特基结太阳能电池,如图2所示。
从图2的I-V曲线可以看出,石墨烯-硅异质结构具有很好的整流特性,计算可得整流比在104~106。
系统的研究表明,这种太阳能电池的开路电压为0.42~0.48V,短路电流为4~6.5mA,填充因子为45%~56%,功率效率为1.0%~1.7%。
图2 石墨烯-硅太阳能电池、器件照片及光电流-电压曲线(3)石墨烯基纳米发电机近年来,基于纳米结构ZnO的压电效应实现了纳米发电机,且它的性能不断得到提高[23-24]。
人们可望借助于许多自然的运动等实现对若干功能器件驱动。
对于这样的应用需求,软性器件的设计与制备就成了人们关注的热点,而石墨烯的光电及机械特性则可很好地满足这些要求。
韩国的研究人员在这方面报道了一些很有代表性的工作。
他们采用化学气相沉积技术制备了大面积的石墨烯,并通过掺杂等方法实现了电学特性的调控。
在此基础上,他们进一步将石墨烯用于纳米发电机的制备。
首先在镀Ni的硅片衬底上采用CVD技术生长面积达5.08cm (2in)的石墨烯,再将其剥离并转移到软性的聚合物衬底上,形成一个电极,然后在石墨烯电极上用水热法生长定向排列的ZnO阵列,再覆盖一层石墨烯形成另一电极。
这就构成了一个可完全卷曲的纳米发电机的原型器件。
3 石墨烯光电材料的最新研究进展2009年11月日本东北大学与会津大学通过合作研究发现,石墨烯可产生太赫兹光的电磁波。
研究人员在硅衬底上制作了石墨烯薄膜,将红外线照射到石墨烯薄膜上,只需很短时间就能放射出太赫兹光。
如果今后能够继续改进技术,使光源强度进一步增大,将开发出高性能的激光器。
研究团队在硅衬底上使用有机气体制作一层碳硅化合物。
然后,进行热处理,使其生长出石墨烯的薄膜。
该石墨烯薄膜只需极短暂的时间照射红外线,就能从石墨烯上发送出太赫兹光。
目前,该团队正致力于开发能将光粒封闭在内部,使光源强度增加的器件,期望能够开发出在接近室温条件下可工作的太赫兹激光器。
2009年12月1日在美国召开的材料科学国际会议上,日本富士通研究所宣布,他们用石墨烯制作出了几千个晶体管。
富士通研究所的研究人员将原料气体吹向事先涂有用做催化剂的铁的衬底,在这种衬底上制成大面积石墨烯薄膜。
大面积的石墨烯制备一直是个难题。
富士通用上述方法制成了高质量的7.5厘米直径的石墨烯膜。
在此基础上,再配置电极和绝缘层,制成了石墨烯晶体管。
由于石墨烯面积较大,富士通在上面制成了几千个晶体管。
石墨烯晶体管比硅晶体管功耗低和运行速度快,可制作出性能优良的半导体器件。
如果改进技术后有望进一步扩大石墨烯面积,这样能够制作出更多的晶体管和石墨烯集成电路,为生产高档电子产品创造了条件。
2010年,美国莱斯大学利用该石墨烯量子点,制作单分子传感器。
莱斯大学将石墨烯薄片与单层氦键合,形成石墨烷。
石墨烷是绝缘体。
氦使石墨烯由导体变换成为绝缘体。
研究人员移除石墨烯薄片两面的氦原子岛,就形成了被石墨烷绝缘体包围的、微小的导电的石墨烯阱。
该导电的石墨烯阱就可作为量子阱。
量子点的半导体特性要优于体硅材料器件。
这一技术可用来制作化学传感器、太阳能电池、医疗成像装置或是纳米级电路等。
2012年5月24 日,美国佛罗里达大学物理系的研究人员在其实验室中创建了一种新型掺杂石墨烯太阳能电池,获得了前所未有的太阳能转换效率。