Bhataramedia.com – Konversi yang efisien dari cahaya menjadi listrik memainkan peran penting di dalam banyak teknologi, mulai dari kamera hingga sel surya. Hal ini juga merupakan langkah penting di dalam aplikasi komunikasi data, karena memungkinkan informasi yang dibawa oleh cahaya dikonversi menjadi informasi listrik yang dapat diproses di dalam sirkuit listrik. Graphene atau grafena merupakan bahan yang sangat baik untuk konversi supercepat dari cahaya menjadi sinyal-sinyal listrik, tetapi sejauh ini tidak diketahui seberapa cepat grafena merespon kilatan cahaya yang ultra pendek.
Para peneliti telah menunjukkan bahwa fotodetektor berbasis grafena, mengkonversi cahaya yang terserap menjadi tegangan listrik dengan kecepatan yang sangat tinggi. Penelitian yang berjudul “Generation of photovoltage in graphene on a femtosecond timescale through efficient carrier heating,” baru-baru ini diterbitkan di jurnal Nature Nanotechnology.
Perangkat baru tersebut mampu mengubah cahaya menjadi listrik di dalam waktu kurang dari 50 femtoseconds (seperduapuluh dari sepersejuta sepersejuta detik). Untuk melakukan hal ini, para peneliti menggunakan kombinasi dari eksitasi laser ultra cepat berbentuk getaran dan pembacaan elektrik yang sangat sensitif.
“Percobaan ini secara unik menggabungkan keahlian membentuk getaran ultra cepat yang diperoleh dari molekul tunggal fotonik ultra cepat dengan keahlian di dalam elektronik grafena. Difasilitasi oleh respon foto-termoelektrik nonlinear dari graphene, unsur-unsur ini memungkinkan pengamatan fotodeteksi pada skala femtosecond,” kata Klaas-Jan Tielrooij.
Pembuatan fotovoltase ultra cepat di dalam grafena adalah mungkin, mengingat interaksi yang sangat cepat dan efisien antara semua pembawa pita konduksi di grafena. Interaksi ini menyebabkan penciptaan cepat dari distribusi elektron dengan suhu elektron tinggi. Dengan demikian, energi yang diserap dari cahaya secara efisien dan cepat diubah menjadi panas elektron. Selanjutnya, panas elektron diubah menjadi tegangan pada antarmuka dua wilayah grafena dengan doping yang berbeda. Efek foto-termoelektrik ini ternyata terjadi hampir seketika, sehingga memungkinkan konversi ultra cepat dari cahaya yang diserap menjadi sinyal listrik.
“Sangat menakjubkan bagaimana grafena memungkinkan deteksi langsung non-linear dari getaran femtosecond (fs) ultra cepat,” kata Prof. van Hulst.
Hasil yang diperoleh dari temuan penelitian ini, yang sebagian telah didanai oleh EC Graphene Flagship, membuka jalur baru menuju konversi optoelektronik ultra cepat. “Fotodetektor grafena terus menunjukkan performa yang luar biasa untuk menangani berbagai aplikasi,” kata Prof. Koppens, seperti dilansir ICFO-The Institute of Photonic Sciences (14/04/2015).
Referensi :
K. J. Tielrooij, L. Piatkowski, M. Massicotte, A. Woessner, Q. Ma, Y. Lee, K. S. Myhro, C. N. Lau, P. Jarillo-Herrero, N. F. van Hulst, F. H. L. Koppens. Generation of photovoltage in graphene on a femtosecond timescale through efficient carrier heating. Nature Nanotechnology, 2015; DOI: 10.1038/nnano.2015.54.
