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

更新時間:2023-12-27      點擊次數(shù):649

【重點摘要】

這項研究由浙江大學(xué)林時勝教授團隊等人發(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提供了潛在可能性。本研究實現(xiàn)了一種等離子增強的石墨烯/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。這種增強機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)的進步推動先進光電感應(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,因為光子聚焦和克服光學(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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