石墨烯“褶皱”提高其光吸收性

材料牛注：伊利诺伊大学厄本那香槟分校的研究人员通过实验证实改变石墨烯表面的应力，使其表面产生“褶皱”结构，增大面密度，可以提高石墨烯的吸光性，这对于石墨烯在光电领域的应用具有重要意义。当然这种研究方法不仅限于石墨烯，也适用于其他新兴的二维材料。

伊利诺伊大学厄本那香槟分校的研究人员已经证实了一种新的研究方法，通过改变原子厚度的二维材料（如石墨烯）表面的机械应力，可以改变其吸光性和拉伸性能。结合柔性发光二极管，这种研究方法可以促进新型耐磨技术和综合生物医学光学传感技术的发展。

伊利诺伊大学机械科学与工程学院助理教授SungWoo Nam解释说：“提高石墨烯在可见光范围内的低吸光性，是石墨烯在光电传感领域应用的一个重要前提条件，这是第一个完全基于具有可调应变光敏感性和波长选择性的石墨烯的拉伸光电探测器。”

石墨烯是一种原子层厚的，以六角形的键合的碳原子。石墨烯因其宽频吸收性、高载流子迁移率和机械柔韧性，而广泛应用于先进光电探测器的研究。但是，石墨烯具有低的光吸收率，因此目前为了提高其光吸收，石墨烯光电探测器的研究主要集中在混合系统。然而，这种混合系统需要一个复杂的集成过程，而不同的材料之间的接口，降低了电荷载流子的迁移率。

另一种选择是提高石墨烯的光吸收和拉伸性。根据Nam所述，其关键是将二维材料制成三维'褶皱结构'，增加石墨烯单位面积的质量，也称为面密度。具有较高的面密度，不断起伏的单位面积的三维表面具有较高的吸光性，从而提高了石墨烯的光敏感性。

通过应变调整石墨烯的密度、高度和褶皱结构，起皱在周期性拉伸和释放过程中是完全可逆的。这个褶皱的方法为提高石墨烯的光吸收提供了一种新途径，使单层石墨烯高敏感探测器的创作成为可能。

Pilgyu Kang,一位Nam研究团队的成员指出：“通过褶皱的三维结构，我们获得的吸光性不仅是一个数量级的提高，而是提高了约400%。这种可调应变光敏感性在200%的应变调整下，可使光敏感性100%的改变。通过光子晶体与拉伸石墨烯光电探测器的结合，我们展示了一种独特的可调应变的波长选择性。”

Nam 补充说：“这项研究展示了拉伸与柔性石墨烯光电探测器装置的一种有效方法。我们在不限制检测波长的情况下，首次报道了拉伸性能探测器的拉伸性能可达其原始长度的200%。此外，我们通过褶皱结构提高光吸收性的方法不仅限于石墨烯，也适用于其他兴起的二维材料。”

文献链接：Graphene strains to increase its photoabsorption

感谢材料人编辑部尉谷雨提供素材。