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基于石墨烯-硅异质结的高精度光电探测器

 

这篇文章作为《Small》杂志的封面

能够将吸收的光子转化为可测量电信号的光电探测器对许多应用来说十分重要,比如光学通信、生物医学成像、移动监测等应用。因其独特的电学和光学性能,石墨烯在高性能光电子器件开发领域引人注目。特别地,拥有强大整流特性和高光响应度的石墨烯-硅异质结可被用作高性能光电探测器。

 描述光电探测器最小可检测信号的比探测率,是光电探测器的典型参数。然而由于受到大量暗电流的影响,石墨烯-硅异质结光电探测器存在低比探测率的问题。清华大学国家纳米科学中心的Xinming Li博士、Ying Fang教授、Hongwei Zhu教授和合作者们设计了基于石墨烯-硅异质结的高精度光电探测器,通过引入一层薄界面氧化层来改性界面。

界面改性的石墨烯/ N硅异质结示意图

界面处氧化层能够提升石墨烯-硅异质结的性能,在零偏压时能够使泄漏电流降低两个数量级。在真空条件下,改性光电探测器的比探测率在峰值波长890 nm处高达5.77×1013琼斯。对平面石墨烯-硅异质结来说,是有史以来报道的最高探测率。在室温真空条件下,他们还表征了石墨烯-硅异质结的电流噪声谱密度,表明在真空条件下暗电流可以进一步得到抑制。

这项工作表明,界面改进的石墨烯-硅异质结有望用于开发高精度光电探测器。石墨烯-半导体异质结的概念也可以被应用到其他二维材料。

新材料在线编译整理——翻译:Grubby     校正:摩天轮

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