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石墨可以發(fā)光-史上最薄燈泡原本被認(rèn)為無法實(shí)現(xiàn)的藍(lán)光 LED,自從制備出氮化鎵晶體之后,RGB 這 3 色就到齊了,而后加入黃色螢光粉制造而成的白光 LED,也陸續(xù)在生活周遭負(fù)責(zé)照明工作。日前以哥倫比亞工程研究為首的團(tuán)隊(duì)發(fā)表論文,指出能夠以單層石墨烯加上晶圓制造技術(shù),做出發(fā)射可見光的小巧光源。 愛迪生利用碳化纖維首次制造出能夠長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)作,并且大量制造便宜并商業(yè)化的白熾燈泡,雖然因發(fā)光效率問題被螢光燈和發(fā)光二極體 LED 逐漸取代,但是碳又回來了,而且是用更為純凈、單一的形式石墨烯。
石墨烯是以碳為材料,在 2 維平面上以 6 角蜂巢的形狀排列而成,質(zhì)輕且堅(jiān)硬,幾乎不吸收光線呈現(xiàn)透明狀,傳遞電子的速度則比任何 1 種已知的導(dǎo)體更為快速。
▲顯微鏡下石墨烯的結(jié)構(gòu)圖。
以哥倫比亞工程團(tuán)隊(duì)為首的一群科學(xué)家們,則是將 1 片單原子厚度的石墨烯放置在金屬電極上,再將此結(jié)構(gòu)和晶圓基底結(jié)合,通電后石墨烯加熱震蕩并同時(shí)釋放出可見光。傳統(tǒng)上來說,使用加熱方式制造光源,需要相當(dāng)高的溫度才能夠?qū)嵭校〝?shù)千度以上),因此放到矽晶圓上幾乎是不可能的事,整個(gè)結(jié)構(gòu)無法承受如此高溫。
實(shí)驗(yàn)室中,研究團(tuán)隊(duì)能夠?qū)⑹┘訜岬綌z氏 2500 度以上,放出的光芒不須任何的放大加成,可直接被肉眼捕捉到。量測到的光譜也是所謂的寬頻光,團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)到石墨烯發(fā)出的光,其峰值波長可由石墨烯和晶圓基底的間距來調(diào)整。
至于為何加熱到攝氏 2500 度以上卻能夠維持其機(jī)械結(jié)構(gòu),這就是石墨烯特性的其中之一,當(dāng)溫度越高,石墨烯的導(dǎo)熱性就會(huì)下降,使得溫度能夠保持在石墨烯的正中央不影響周邊結(jié)構(gòu)。此發(fā)明不僅是照明用途,還可對(duì)未來所謂的光子矽晶電路帶來新的可能(光比電子在晶片內(nèi)部移動(dòng)更快,可制造更高速的晶片),或者是在極小點(diǎn)升溫觀察物質(zhì)的化學(xué)變化。
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