光致发光（PL）是一种基本的光学过程，它定义了某些材料在吸收电磁辐射后如何发光。光致发光在自然界中司空见惯，但几十年来，光子学领域的专家们一直致力于人工再现和利用这一过程。单层石墨烯等二维（2D）结构的出现，为开发明亮的光致发光材料开辟了新的途径。
单层石墨烯：在光子学中找到一席之地
自 20 世纪 80 年代末以来，光子学领域的研发（R&D）主要集中在量子点（QDs）的实现上。这些纳米级半导体晶体在受到电或光子的刺激时，会发射出波长高度可预测的光。这些发射波长与尺寸和化学成分密切相关。通过微调 QDs 的成分和几何形状，几乎可以再现自然界中的任何颜色。然而，一些限制因素阻碍了这一革命性技术真正颠覆现代电子市场。
目前有几种方法可用于 QD 技术，但很少有几种方法能减轻人们对现有最强化合物（硒化镉、磷化铟等）固有毒性的担忧。由于缺乏单一的解决方案来开发用于新应用的高亮度光致发光材料，研究人员探索了 QDs 的潜在竞争者。单层石墨烯就是其中之一。
什么是光致发光？
在概述单层石墨烯的光致发光特性之前，值得深入探讨一下光致发光的概念。由于光致发光过程依赖于吸收，因此候选材料必须对特定波长的光有很强的吸收能力–通常在紫外-可见光范围内（约 100 – 700 纳米）。这种吸收会导致低电子过渡到材料电子结构中的高能带。当电子弛豫回原来的位置时，原子就会以电磁辐射的形式释放能量；电磁辐射的波长和频率由带隙决定。
单层石墨烯的光致发光特性
单层石墨烯的光致发光特性是全面鉴定这种材料的广泛研究工作的一部分。自 2004 年首次分离出石墨烯以来，对其光电和机械特性的广泛测试已取得了许多积极成果，激发了全球对石墨烯的兴趣，这种兴趣往往近乎夸张。
然而，光子学界对单层石墨烯的反应却相对平淡。这是因为这种材料是一种半金属，带隙为零；这是其单原子厚度的结果。因此，单层石墨烯不是一种光致发光材料。不过，最近的研究表明，单层石墨烯仍可在寻找理想光致发光材料的过程中发挥重要作用。
研究人员已经证明，在类似于半导体掺杂的过程中，通过故意在单层石墨烯薄片和碳纳米管的结构晶格中引入 “缺陷”，可以诱导它们产生光致发光。有几种工艺已经成功地在单层石墨烯中引入了带隙，但还需要进一步研究，以确定这些方法所产生的材料的发射特性。
进一步的研究探索了门控在单层石墨烯电生理学中的重要性，证明这种材料对连续波长（CW）激光不敏感。利用飞秒激光器发射 10-15 秒量级的红外（IR）辐射脉冲。研究人员在离子凝胶门控单层石墨烯中观察到了超快光致发光，并可通过电门控进行控制。这将带来非同寻常的影响，特别是对于在新兴电气应用领域使用单层石墨烯的专家而言。
来自 Grolltex 的单层石墨烯
Grolltex 专注于通过专利技术生成和转移单层石墨烯。我们生成高纯度的二维材料，并将其转移到您选择的基底上。如果您想进一步了解我们的生产能力，请立即联系我们的团队成员。
参考资料
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/ar300128j
https://www.nanowerk.com/nanotechnology_articles/newsid%3D51549.php
本文来自Grolltex，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
