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  控制納米級的熱輻射對于驗證亞波長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，我們限制電流通過狹窄的收縮來顯示石墨烯中增強(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”。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范圍。可以通過改變施加的偏壓來調(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)動熱發(fā)射器的一種潛在“殺手級應(yīng)用”，為未來的納米光電子學(xué)鋪平了道路。

的變化，虛線是與實驗數(shù)據(jù)的線性擬合。

；點是實驗數(shù)據(jù)，曲線是計算。

下測量的發(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；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（無收縮）、1.5、1和0.5μm，比例尺為25μm；（b）在V_b=24 V的可見光照射下，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年由國防科技大學(xué)朱夢劍課題組，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。