تست عنوان
close

石墨烯有助于为物理实验保护光电阴极

日期:SEP 19, 2018

访问:42

研究人员已经使用了薄片的石墨烯来阻止光电阴极材料与空气反应,从而增加了这些材料的寿命。光电阴极被用来在加速器和其它的物理实验中将光转化成电。

将光转化为电,可不是一般的成就。许多设备,像太阳能电池,使用闭合电路从入射光中产生电流。但是有一种材料叫做光电阴极,能产生大量的自由电子,可用于最先进的科学。

但是,光电阴极有一个明显的缺陷,就是当它暴露于空气中就会分解。为了阻止这种情况,科学家发明了一种方法,将光电阴极包裹一层原子级厚度的石墨烯保护层,这样就能增加它们的寿命。

根据物理学家所说,“我们所使用的石墨烯的薄层能够隔离空气,且不会妨碍电荷迁移和量子效率”。

光电阴极的工作原理是将光子转化为电子,经过一个名为光电效应的过程,它主要涉及将足够频率的光照射到材料的表面,就会逸出光电子。由光电阴极产生的大量电子可用在加速器系统能够产生密集的电子束,或者在光电探测器系统中,用于在每个光子都很重要的低光环境下所进行的高能物理实验。

光电阴极材料的相对成功依赖于两个不同的品质,它的量子效率和寿命。量子效率是指放射电子与入射光子的比率。给定材料的量子效率越高,产生的电子就越多。

目前有两种方法可以确保光电阴极不与空气反应。一是,在真空中运行,但是这不切实可行。另一个是,将光电阴极包裹一层材料薄膜。

为了成功的隔离光电阴极,研究人员需要发现一种材料,它能够形成仅有几个原子厚度的表层,且可以导电。石墨烯,由碳组成的二维材料,能够满足这两方面的要求。使用石墨烯能够消除人们对光电阴极材料寿命短的担忧。

本研究中的石墨烯包裹技术基本上能用在接触空气,性能就损失的光电阴极材料上。对于基于这一种叫做金属卤化物钙钛矿的材料的新一代光电阴极,特别重要。这些材料能够比锑化铯钾提供更高的量子效率,但是以使用寿命来说,也面临相同的挑战。