Graphene based optoelectronics in the visible spectrum

İki boyutlu bir karbon kristali olan grafen, elektriksel olarak değiştirebilir geniş spektrum optik tepkisiyle optoelektronik için uyarlanabilir bir malzemedir. Görünür ve yakın kızılötesi spektrumda grafenin optik tepkisi bantlar arası geçişler tarafından belirlenir. Grafenin Fermi seviyesinin elektriksel olarak ayarlanması, bantlar arası geçişlerin engellenmesine neden olur. Fakat bantlar arası geçişlerin görünür ve yakın kızılötesi bölgede kontrol edebilmek büyük bir zorluktur. Grafenin optik özelliklerini kontrol etmek için yeni bir aygıt geliştirdik. Önerilen aygıt, superkapasitör yapısı kullanan parallel grafen elektrotlar ve bunların arasına hapsedilmiş sıvı elektrolitten oluşmaktadır. Grafen elektrotların karşılıklı elektriksel ayarlanması, görünür ve yakın kızılötesi spektrumda çalışabilen optik modülatörleri üretmemize olanak sunmaktadır. Fakat tek katmanlı grafenin temel sabitler tarafından belirlenen sınırlı optik soğurması nedeniyle performansı limitlidir. Kullandığımız tekniği geliştirerek çok katmanlı grafen tabanlı, yeni bir tür elektrokromik aygıt ürettik. Üretilen aygıtlar, elektriksel olarak kontrol edilen araya ekleme metoduyla, geri çevrilebilir renk değişimine uğramaktadır. Yapılan elektriksel ve optik karakterizasyonlar, çok katmanlı grafen tabanlı elektrokromik aygıtların görünür ve yakın kızılötesi bölgeyi kapsayan geniş bir spektrumda %55'e varan optik modulasyon sağladığını göstermiştir. Yarı iletken malzemelerin geleneksel olmayan alttaşlar üzerine entegrasyonu, yarı iletken alttaş kullanan teknolojilerle elde eldilemeyecek optoelektronik aygıtların üretimine olanak sunmaktadır. Yeni bir uygulama olarak; geliştirdiğimiz kağıt alttaşlar üzerine aktarılmış çok katmanlı grafeni ayarlanabilir optik ortam olarak kullanan, ultra ince ekran aygıtları sunuyoruz. Geliştirdiğimiz aygıtların optoelektronikte geniş bir uygulama alanı bulacağını umuyoruz.