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浙江大學(xué)林時(shí)勝教授團(tuán)隊(duì):石墨烯/GaAs肖特基接面,拓展光譜范圍的新突破

更新時(shí)間:2023-12-27      點(diǎn)擊次數(shù):1289

【重點(diǎn)摘要】

這項(xiàng)研究由浙江大學(xué)林時(shí)勝教授團(tuán)隊(duì)等人發(fā)表。

【研究背景】

石墨烯展現(xiàn)出優(yōu)異的寬頻光檢測光電特性,但基于石墨烯的光檢測器的響應(yīng)度和探測度受限。將石墨烯與半導(dǎo)體作為異質(zhì)結(jié)構(gòu)整合可以增強(qiáng)性能,但半導(dǎo)體的能隙限制使先前的展示僅適用于狹窄光譜范圍,不適用于對敏感色彩檢測要求較高的應(yīng)用。GaAs是克服這些限制的理想候選者,其直接的1.42電子伏特能隙和高遷移率使其能夠?qū)崿F(xiàn)從可見光到近紅外的高性能光檢測。此外,石墨烯/GaAs界面上光產(chǎn)生載流子的超快分離為從局部表面等離子共振中獲得顯著增強(qiáng)提供了潛在可能性。本研究實(shí)現(xiàn)了一種等離子增強(qiáng)的石墨烯/GaAs異質(zhì)結(jié)構(gòu)光檢測器,其響應(yīng)度、探測度和325-980 nm范圍內(nèi)的寬頻響應(yīng)度,呈現(xiàn)了現(xiàn)有光檢測器無法匹敵的靈敏度。

【研究結(jié)果】

光響應(yīng)度和探測度

提升的光譜依賴性

載流子壽命和EQE分析

光學(xué)模擬

【研究方法】

【結(jié)論】

石墨烯與GaAs的協(xié)同作用通過石墨烯/GaAs接面耗盡區(qū)域、表面等離子近場和GaAs吸收深度的復(fù)雜重疊,帶來了顯著的寬頻增強(qiáng)。這種增強(qiáng)機(jī)制特別適用于石墨烯/直接帶隙半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu),例如石墨烯/GaAs。由此產(chǎn)生的增強(qiáng)效應(yīng)提高了響應(yīng)度、探測度和寬廣的光譜范圍,使其成為一款出色的光檢測器,特別適用于需要敏感彩色檢測的應(yīng)用,比如CCD成像。

隨著5G和移動技術(shù)的進(jìn)步推動先進(jìn)光電感應(yīng)器件融入日常生活,挑戰(zhàn)在于感光區(qū)域的縮小。然而,這種趨勢要求這些先進(jìn)光檢測器具有更出色的光感應(yīng)性能,增加了準(zhǔn)確測量量子效率的難度。傳統(tǒng)方法在波長分散引起的焦點(diǎn)位移方面存在困難,使得在微米級活躍區(qū)域內(nèi)精確捕捉全光譜量子效率曲線變得困難。

作為回應(yīng),Enlitech APD-QE利用空間光均勻化技術(shù)和ASTM“照射模式",適用于測量LiDAR感應(yīng)器、TFT影像感應(yīng)器、InGaAs光電二極管等多種先進(jìn)光檢測器的量子效率和關(guān)鍵參數(shù)。傳統(tǒng)量子效率系統(tǒng)在準(zhǔn)確測量小面積光檢測器方面存在限制,因?yàn)楣庾泳劢购涂朔鈱W(xué)分散和畸變所造成的測量誤差難度,影響了EQE光譜曲線。APD-QE 能克服這些挑戰(zhàn),成為光偵測器的工具!


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