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硅量子点与石墨烯的亲密接触促成了高性能石墨烯/硅光电探测器

编辑:admin 日期:2016-04-19 08:08 访问次数:4889

最近,硅材料国家重点实验室和材料科学与工程学院的皮孝东老师和杨德仁老师与信息与电子工程学院的徐杨老师合作,研究了硅量子点耦合增强型石墨烯/硅肖特基结的高性能光电探测器,相关论文于2016年4月9日在知名学术期刊Advanced Materials上在线发表。研究生余婷和王锋为该论文的共同第一作者。
石墨烯目前正在成为一种非常重要的光电材料。人们普遍认为,石墨烯有望在与大规模的三维(3D)体硅工艺兼容的光电探测器件方面,取得实质性应用突破。同时,作为二维(2D)材料的石墨烯与作为零维(0D)材料的量子点之间的杂化由于能够获得优异的光电协同效应,正受到人们的高度重视。作为一种重要的量子点,硅量子点由于硅元素储量丰富、无毒及其与硅加工技术较好的兼容性而具有独特的优势。
现在,通过亲密结合 0D、2D和3D结构,浙江大学硅材料国家重点实验室/材料科学与工程学院和信息与电子工程学院组成的交叉研究团队率先成功地展示了硅量子点与石墨烯/体硅的有效耦合,并获得了高性能肖特基结型的光电探测器。 研究表明,硅量子点不仅使石墨烯与体硅形成的肖特基结自建电场增加,而且使光电二极管的光反射率大大降低。 其耦合结构,在电学和光学上的贡献使光电二极管的响应度达到了0.495 A/W,探测比达到了7.4 ×109 Jones,响应时间小于了25 ns,实现了迄今为止, 基于石墨烯-硅光电探测器在自由空间入射光下(非波导结构)的最高速度记录。值得指出的是,基于硅量子点与石墨烯耦合的硅基光电二极管的稳定性优异、器件工艺重复性好,有望实现规模化生产。目前的研究结果对推动基于量子点和石墨烯杂化结构的高性能光电探测器的发展具有重要意义。
 
附:
Graphene Coupled with Silicon Quantum Dots forHigh-Performance Bulk-Silicon-Based Schottky-JunctionPhotodetectors
Advanced Materials
Article first published online: 09 April, 2016

DOI: 10.1002/adma.201506140 


 
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