La détection et le contrôle de la lumière sont au cœur de nombreuses applications d'appareils modernes, comme les caméras dans les téléphones. L'utilisation du graphène comme matériau photosensible pour les détecteurs de lumière offre des améliorations significatives par rapport aux matériaux utilisés de nos jours. Par exemple, le graphène peut détecter la lumière de presque toutes les couleurs, et il donne une réponse électronique extrêmement rapide dans un délai d'un millionième de millionième de seconde. Ainsi, afin de bien concevoir des détecteurs de lumière à base de graphène, il est crucial de comprendre les processus qui se déroulent à l'intérieur du graphène après avoir absorbé la lumière.

Une équipe de scientifiques européens a maintenant réussi à comprendre ces processus. Publié récemment dans Avancées scientifiques , leur travail explique en détail pourquoi, dans certains cas, la conductivité du graphène augmente après absorption lumineuse, et dans d'autres cas, ça diminue. Les chercheurs montrent que ce comportement est en corrélation avec la manière dont l'énergie de la lumière absorbée s'écoule vers les électrons du graphène :une fois la lumière absorbée par le graphène, les processus par lesquels les électrons du graphène se réchauffent se produisent extrêmement rapidement et avec une très grande efficacité.

Pour le graphène fortement dopé (où de nombreux électrons libres sont présents), le chauffage ultrarapide des électrons conduit à des porteurs d'énergie élevée - porteurs chauds - qui, à son tour, conduit à une diminution de la conductivité. Assez intéressant, pour le graphène faiblement dopé (où moins d'électrons libres sont présents), le chauffage électronique conduit à la création d'électrons libres supplémentaires, et donc une augmentation de la conductivité. Ces supports supplémentaires sont le résultat direct de la nature sans espace du graphène - dans les matériaux à espace, le chauffage par électrons ne conduit pas à des porteurs libres supplémentaires.

Ce scénario simple de chauffage électronique induit par la lumière dans le graphène peut expliquer de nombreux effets observés. En plus de décrire les propriétés conductrices du matériau après absorption de la lumière, cela peut expliquer la multiplication des porteurs, où, dans des conditions spécifiques, une particule de lumière absorbée (photon) peut indirectement générer plus d'un électron libre supplémentaire, et ainsi créer une photoréponse efficace au sein d'un appareil.

Les résultats du papier, en particulier, comprendre avec précision les processus de chauffage électronique, signifiera certainement un grand coup de pouce dans la conception et le développement de la technologie de détection de la lumière à base de graphène.