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石墨可以发光-史上最薄灯泡

原本被认为无法实现的蓝光  LED,自从制备出氮化镓晶体之后,RGB 这 3  色就到齐了,而后加入黄色萤光粉制造而成的白光  LED,也陆续在生活周遭负责照明工作。日前以哥伦比亚工程研究为首的团队发表论文,指出能够以单层石墨烯加上晶圆制造技术,做出发射可见光的小巧光源。

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爱迪生利用碳化纤维首次制造出能够长时间稳定运作,并且大量制造便宜并商业化的白炽灯泡,虽然因发光效率问题被萤光灯和发光二极体 LED 逐渐取代,但是碳又回来了,而且是用更为纯净、单一的形式石墨烯。
石墨烯是以碳为材料,在 2 维平面上以 6 角蜂巢的形状排列而成,质轻且坚硬,几乎不吸收光线呈现透明状,传递电子的速度则比任何 1 种已知的导体更为快速。
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显微镜下石墨烯的结构图。
以哥伦比亚工程团队为首的一群科学家们,则是将 1 片单原子厚度的石墨烯放置在金属电极上,再将此结构和晶圆基底结合,通电后石墨烯加热震荡并同时释放出可见光。传统上来说,使用加热方式制造光源,需要相当高的温度才能够实行(数千度以上),因此放到矽晶圆上几乎是不可能的事,整个结构无法承受如此高温。
实验室中,研究团队能够将石墨烯加热到摄氏 2500 度以上,放出的光芒不须任何的放大加成,可直接被肉眼捕捉到。量测到的光谱也是所谓的宽频光,团队还发现到石墨烯发出的光,其峰值波长可由石墨烯和晶圆基底的间距来调整。
至于为何加热到摄氏 2500 度以上却能够维持其机械结构,这就是石墨烯特性的其中之一,当温度越高,石墨烯的导热性就会下降,使得温度能够保持在石墨烯的正中央不影响周边结构。此发明不仅是照明用途,还可对未来所谓的光子矽晶电路带来新的可能(光比电子在晶片内部移动更快,可制造更高速的晶片),或者是在极小点升温观察物质的化学变化。

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