氧化石墨烯同時具有熒光發射和熒光淬滅特性,廣義而言,其自身已經可以作為一種傳感材料,在生物、醫學領域的應用充分說明了這一點。經過功能化的氧化石墨烯/還原氧化石墨烯在更加***的領域內得到了應用,特別在光探測、光學成像、新型光源、非線性器件等光電傳感相關領域有著豐富的應用。光電探測器是石墨烯問世后**早應用的領域之一。2009年,Xia等利用機械剝離的石墨烯制備出了***個石墨烯光電探測器(MGPD)[2],如圖9.6,以1-3層石墨烯作為有源層,Ti/Pd/Au作源漏電極,Si作為背柵極并在其上沉淀300nm厚的SiO2,在電極和石墨烯的接觸面上因為功函數的不同,能帶會發生彎曲并產生內建電場。GO表面的各種官能團使其可與生物分子直接相互作用,易于化學修飾。進口氧化石墨銷售
氧化石墨烯(GO)在很寬的光譜范圍內具有光致發光性質,同時也是高效的熒光淬滅劑。氧化石墨烯(GO)具有特殊的光學性質和多樣化的可修飾性,為石墨烯在光學、光電子學領域的應用提供了一個功能可調控的強大平臺[6],其在光電領域的應用日趨***。氧化石墨烯(GO)和還原氧化石墨烯(RGO)應用于光電傳感,主要是作為電子給體或者電子受體材料。作為電子給體材料時,利用的是其在光的吸收、轉換、發射等光學方面的特殊性質,作為電子受體材料時,利用的是其優異的載流子遷移率等電學性質。本書前面的內容中對氧化石墨烯(GO)、還原氧化石墨烯(RGO)的電學性質已經有了比較詳細的論述,本章在介紹其在光電領域的應用之前,首先對相關的光學性質部分進行介紹。進口氧化石墨銷售掃描隧道顯微鏡照片表明,在氧化石墨中氧原子排列為矩形。
在氧化石墨烯的納米孔道中,分布著氧化區域和納米sp2雜化碳區域,水分子在通過氧化區域時能夠與含氧官能團形成氫鍵,從而增加了水流動阻力,而在雜化碳區域水流阻力很小。芳香碳網中形成的大多數通路被含氧官能團有效阻擋,從而分離海水中Na+和Cl-等小分子物質12,13。相比于其他納米材料,GO為快速水輸送提供了較多優越性能,如光滑無摩擦的表面,超薄的厚度和超高的機械強度,所有這些特性都提高了水的滲透性。前超濾膜、納濾膜、反滲透膜等膜技術,已經成功地應用到水處理的各個領域,引起越來越多的企業家和科學家的關注8-11。GO薄膜在海水淡化領域的應用主要是去除海水中的鹽離子,探究GO薄膜的離子傳質行為具有更為重要的實用意義。
比較成熟的非線性材料有半導體可飽和吸收鏡和碳納米管可飽和吸收體。但是制作半導體可飽和吸收鏡需要相對復雜和昂貴的超凈制造系統,這類器件的典型恢復時間約為幾個納秒,且半導體可飽和吸收鏡的光損傷閥值很低,常用的半導體飽和吸收鏡吸收帶寬較窄。碳納米管是一種直接帶隙材料,帶隙大小由碳納米管直徑和屬性決定。不同直徑碳納米管的混合可實現寬的非線性吸收帶,覆蓋常用的1.0~1.6um激光増益發射波段。但是由于碳納米管的管狀形態會產生很大的散射損耗,提高了鎖模閥值,限制了激光輸出功率和效率,所以,研究人員一直在尋找一種具有高光損傷閩值、超快恢復時間、寬帶寬和價格便宜等優點的飽和吸收材料。石墨原料片徑大小、純度高低等以及合成方法不同,因此導致所合成出來的GO片的大小有差異。
近年來研究者發現石墨烯由于它獨特的零帶隙結構,對所有波段的光都無選擇性的吸收,且具有超快的恢復時間和較高的損傷閾值。因此利用石墨烯獨特的非線性可飽和吸收特性將其制作成可飽和吸收體應用于調Q摻鉺光纖激光器、被動鎖模光纖激光器已經成為超快脈沖激光器研究領域的熱點。2009年,Bao等[82]人使用單層石墨烯作為鎖模光纖激光器的可飽和吸收體首先實現了通信波段的超短孤子脈沖輸出,脈沖寬度達到了756fs。他們證實了由于泡利阻塞原理,零帶隙材料石墨烯在強激光激發下可以容易的實現可飽和吸收,而且這種可飽和吸收是與頻率不相關的,即石墨烯作為可飽和吸收體可實現對所有波長的光都有可飽和吸收作用。與石墨烯量子點類似,氧化石墨烯量子點也具備一些特殊的性質。進口氧化石墨銷售
關于GO與水泥基復合材料的作用機制,研究者也有不同的觀點,目前仍沒有定論。進口氧化石墨銷售
RGO制備簡單、自身具有受還原程度調控的帶隙,可以實現超寬譜(從可見至太赫茲波段)探測。氧化石墨烯的還原程度對探測性能有***影響,隨著氧化石墨烯還原程度的提高,探測器的響應率可以提高若干倍以上。因此,在CVD石墨烯方案的基礎上,研究者開始嘗試使用還原氧化石墨烯制備類似結構的光電探測器。對于RGO-Si器件,帶間光子躍遷以及界面處的表面電荷積累,是影響光響應的重要因素[72]。2014年,Cao等[73]將氧化石墨烯分散液滴涂在硅線陣列上,而后通過熱處理對氧化石墨烯進行熱還原,制得了硅納米線陣列(SiNW)-RGO異質結的室溫超寬譜光探測器。該探測器在室溫下,***實現了從可見光(532nm)到太赫茲波(2.52THz,118.8mm)的超寬譜光探測。在所有波段中,探測器對10.6mm的長波紅外具有比較高的光響應率可達9mA/W。進口氧化石墨銷售