石墨烯是纳米技术领域内外许多人熟知的材料。然而，许多人仍然认为石墨烯是一种高强度且导电的材料。虽然这的确是事实，而且石墨烯在这些领域也得到了广泛的应用，但它还拥有许多其他特性，可以根据许多应用进行定制。其中之一就是其优异的光学特性，可以通过调整来适应许多光学和光电应用。在本文中，我们将探讨石墨烯的光学特性以及如何改变它们。

石墨烯

许多人现在应该已经知道，石墨烯是一种高度稳定的碳同素异形体，排列成六边形片状。它也是单层石墨，但仅限于单层形态。石墨烯展现出许多特性，能够增强其广泛的应用，因此在许多行业和学术分支领域都越来越受到关注。

然而，石墨烯并非单一实体。大多数人谈论石墨烯时，指的是通过化学气相沉积 (CVD) 生长的单层石墨烯。实际上，石墨烯有多种形态，包括单层石墨烯、多层石墨烯（最多三层）以及石墨烯纳米片（3-10 层）。

任何超过10层的石墨烯都被认为属于石墨谱。甚至还有一些功能化的石墨烯形式，例如氧化石墨烯和还原氧化石墨烯，许多人会误认为它们像石墨烯一样，但这些“石墨烯”片层与纯碳石墨烯有着截然不同的性质。

石墨烯的光学特性

石墨烯展现出一些优异的光学特性，但这些特性会因不同类型的石墨烯而异。石墨烯，即纯CVD生长的单层石墨烯，是一种非常透明的材料，因此可用于光学器件。单层石墨烯最多只能吸收2.3%的入射光（即97.7%的光学透射率），反射率则不到0.1%。

一旦开始将石墨烯片层层堆叠，形成多层石墨烯，甚至石墨烯纳米片，光的吸收率就会随着层数的增加而线性增加。这意味着每层石墨烯都会在现有的吸光度值上额外增加2.3%的光吸收率，因此，层数越多，其光学透明度就越低。

调整石墨烯的光学特性

调节任何材料的最常见方法之一是掺杂不同的原子。虽然这种技术通常用于改变材料的带隙，但其他原子的存在也可以改变材料的光学特性。

对于石墨烯（除非其被氧基团功能化），任何接触到的新原子都会被吸附到表面，即成为吸附原子。石墨烯片表面的吸附原子可以用来改变石墨烯的光吸光度，因为石墨烯片和吸附原子都会吸收光。

蚀刻方法是调整石墨烯片光学特性的另一种关键方法。蚀刻石墨烯最常用的方法之一是使用臭氧，也称为臭氧处理。

臭氧刻蚀会在石墨烯片表面引发氧化，进而由于表面额外分子的存在而改变其光学特性。臭氧刻蚀是一种高度可调的技术，因为只需改变臭氧处理的曝光时间和温度即可调整光学透射率。此外，该方法可用于靶向石墨烯片的特定区域，而无需改变其他区域。这可以在同一片石墨烯片内形成具有光学差异（即光学对比度）的石墨烯片。

在石墨烯光谱的另一端，有一些方法可以调整和微调氧化石墨烯的光学特性?？梢圆捎檬芸赝蜒醴椒ù邮┢砻嫒コ承└谎豕倌芡拧Ｕ饣嵩诠倌芡潘谖恢貌昭?，从而改变氧化石墨烯片的光学间隙。也可以通过选择性去除羰基（而不是环氧基或羟基）来调整空穴本身，从而产生更大的空穴，并进一步减小光学间隙。

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