香港中文大學(xué)（中大）電子工程學(xué)系曾漢奇教授和許建斌教授及其科研團(tuán)隊(duì)，最近成功發(fā)明了一項(xiàng)全新的光電檢測(cè)器，有效推進(jìn)高效率低成本紅外光譜技術(shù)，可應(yīng)用于環(huán)境和生物醫(yī)學(xué)工程，如監(jiān)測(cè)空氣污染和分析人類(lèi)呼吸疾病標(biāo)記。研究結(jié)果已于昨日最新一期的國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《自然�X光子學(xué)》（Nature Photonics）發(fā)表。

高效低成本紅外光譜技術(shù)

在曾、許兩位教授帶領(lǐng)下，科研團(tuán)隊(duì)利用透明膠帶，從石墨中機(jī)械剝離出單一碳原子層的石墨烯，并將石墨烯置于硅懸浮薄膜光波導(dǎo)路的頂部，制作出異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的光探測(cè)器。該器件在室溫下具有很寬的光譜探測(cè)范圍。這項(xiàng)突破性的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展，有望實(shí)現(xiàn)高效率、低成本、高集成度的中紅外新一代光探測(cè)器。科研團(tuán)隊(duì)證明，利用單層石墨和硅光波導(dǎo)制作的異質(zhì)結(jié)中紅外探測(cè)器具有很高靈敏度。整個(gè)研究從材料制備、器件設(shè)計(jì)、制造以至測(cè)量，均由中大電子工程學(xué)系科研人員獨(dú)立完成。

許建斌教授稱(chēng)：「科研團(tuán)隊(duì)提出并開(kāi)發(fā)了一種新穎的、用聚焦光柵耦合的中紅外懸浮薄膜波導(dǎo)。通過(guò)將石墨烯放置于波導(dǎo)的頂端，器件能夠吸收超過(guò)90%的入射光。研究人員并且發(fā)現(xiàn)了兩種不同機(jī)制的探測(cè)器，使得在近紅外和中紅外波長(zhǎng)范圍的產(chǎn)生不同極性的光電流。是次研究推進(jìn)了中紅外光檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，有利于在環(huán)境和生物醫(yī)學(xué)工程的中推進(jìn)紅外光譜的應(yīng)用。

光譜可應(yīng)用空氣污染監(jiān)測(cè)等

科研團(tuán)隊(duì)制作了用于中外光譜探測(cè)的新型光探測(cè)器。在中紅外（波長(zhǎng)從2微米到20微米），氣體分子具有較強(qiáng)的共振吸收峰，可用來(lái)檢測(cè)微量的氣體濃度（十億分之幾），因此在化學(xué)光譜具有很多應(yīng)用，如空氣污染監(jiān)測(cè)、氣體「指紋」檢測(cè)、以及分析人類(lèi)呼吸疾病標(biāo)記。目前，商用的中紅外探測(cè)器通常采用價(jià)格昂貴的窄帶隙半導(dǎo)體和含毒的汞化合物，并只可以在低溫條件下操作。

石墨烯是一種二維材料，具有零能隙，因此它具有超寬的光譜帶寬，覆蓋從可見(jiàn)光到太赫茲頻率。將石墨烯集成在硅光學(xué)芯片后，光和石墨烯的相互作用增強(qiáng)，并可以顯著提高光學(xué)吸收，從而提高光探測(cè)器的響應(yīng)度。

曾漢奇教授為硅光子學(xué)領(lǐng)域的專(zhuān)家，已經(jīng)發(fā)表了超過(guò)280篇的期刊及會(huì)議錄論文。曾教授現(xiàn)時(shí)是中大電子工程學(xué)系系主任。許建斌教授為納米技術(shù)和電子材料領(lǐng)域的資深專(zhuān)家，已經(jīng)發(fā)表了超過(guò)300篇的技術(shù)論文。他現(xiàn)時(shí)是中大材料研究中心主任。