Bolometrické detektory jsou klíčové pro detekci nepatrných změn energie záření a nacházejí široké uplatnění v astronomii, materiálových vědách a environmentálním monitoringu. Jejich výjimečná citlivost při kryogenních teplotách umožňuje detekci extrémně slabých tepelných signálů, což posouvá vpřed vědecký výzkum a technologii. Tato práce se zabývá výrobou a charakterizací pokročilých architektur bolometrů založených na grafenu připraveném metodou chemické depozice z plynné fáze (CVD), využívajících jeho vynikající elektrické vodivosti, tepelných vlastností a mechanické pevnosti.
Jsou demonstrovány tři hlavní výsledky. Za prvé, hlásíme úspěšnou výrobu bolometrů s kvantovými tečkami využívajících CVD grafen, kde kvantové uzamčení zesiluje teplotní závislost elektrického odporu – klíčový parametr pro citlivou bolometrickou detekci. Za druhé byl vyroben nový design zařízení s multi-paralelními kvantovými tečkami na bázi CVD grafenu, ukazující zlepšenou škálovatelnost a odolnost. Za třetí ukazujeme, že napětí na zadním hradle sehrává klíčovou roli při ladění teplotní závislosti odporu grafenové kvantové tečky, a tím poskytuje laditelný mechanismus pro optimalizaci výkonu bolometru.
Důležité je, že multi-paralelní architektura umožňuje optimalizaci celkové impedance bolometru, což usnadňuje jeho budoucí integraci s anténami pro vysokofrekvenční aplikace. Tento design zároveň umožňuje výrazné zvětšení celkové aktivní plochy grafenu při zachování stejné úrovně odezvy, čímž překonává běžný kompromis u miniaturizovaných detektorů.
Navzdory výzvám při fabrikaci, jako je zachování homogenních materiálových vlastností a dosažení vysokého rozlišení litografie na nanoměřítku, demonstrovaná zařízení představují důležitý krok směrem k výkonným a škálovatelným bolometrům na bázi grafenu. Tyto pokroky ukazují slibný potenciál pro aplikace sahající od citlivé detekce molekulárních magnetů až po sekvencování DNA s vysokým rozlišením a dále.