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  控制納米級(jí)的熱輻射對(duì)于驗(yàn)證亞波長(zhǎng)限制中的普朗克定律至關(guān)重要，并且是包括能量、顯示和安全在內(nèi)的一系列創(chuàng)新技術(shù)的關(guān)鍵。得益于優(yōu)異的電子、熱和機(jī)械性能，電偏置石墨烯最近被證明是有前景的熱發(fā)射器，只有單原子的厚度。在這里，我們限制電流通過(guò)狹窄的收縮來(lái)顯示石墨烯中增強(qiáng)的焦耳熱效應(yīng)。石墨烯的晶格溫度分布在收縮中間顯示出良好的局部“熱點(diǎn)”。六方氮化硼封裝的石墨烯器件可以承受高達(dá)約1600K的高晶格溫度，以在空氣中從收縮部分激發(fā)局部發(fā)光。通過(guò)由SiO₂和hBN電介質(zhì)組成的光子腔，石墨烯發(fā)射極的光譜被顯著改變為可見(jiàn)范圍。可以通過(guò)改變施加的偏壓來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)射強(qiáng)度。利用化學(xué)氣相沉積石墨烯和原子層沉積Al₂O₃覆蓋層實(shí)現(xiàn)了4×4石墨烯發(fā)射體陣列，以證明該技術(shù)的Si平臺(tái)的可擴(kuò)展性和兼容性。結(jié)果探索了石墨烯器件作為電驅(qū)動(dòng)熱發(fā)射器的一種潛在“殺手級(jí)應(yīng)用”，為未來(lái)的納米光電子學(xué)鋪平了道路。

的變化，虛線(xiàn)是與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的線(xiàn)性擬合。

；點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，曲線(xiàn)是計(jì)算。

下測(cè)量的發(fā)光光譜。

Figure 4. Al₂O₃封裝的石墨烯熱發(fā)射器的表征：（a）制備的Al₂O₃封裝的石墨烯收縮裝置（Al₂O₃-Gr-C-1.5μm）的I-V_b曲線(xiàn)；插圖是石墨烯器件的光學(xué)圖片，比例尺：10μm；（b）石墨烯作為施加偏壓函數(shù)的拉曼2D峰；（c）測(cè)量晶格溫度作為提供的電功率密度的函數(shù)；（d）不同V_b下Al₂O₃-Gr-C-1.5μm的發(fā)光光譜，插圖是在V_b=24 V下照射石墨烯器件的光學(xué)圖，比例尺：4μm。

Figure 5. Al₂O₃封裝的石墨烯發(fā)射體陣列：（a）在SiO₂/Si襯底上制造的4×4陣列的石墨烯發(fā)射器的光學(xué)顯微照片，從左列到右列的收縮寬度：分別為4（無(wú)收縮）、1.5、1和0.5μm，比例尺為25μm；（b）在V_b=24 V的可見(jiàn)光照射下，發(fā)射器陣列的光學(xué)圖像，比例尺為25μm。
   相關(guān)研究成果于2019年由國(guó)防科技大學(xué)朱夢(mèng)劍課題組，發(fā)表在ACS Photonics（DOI: 10.1021/acsphotonics.9b00667）上。原文：Graphene Thermal Emitter with Enhanced Joule Heating and Localized Light Emission in Air。