山東大學(xué)集成電路學(xué)院李虎、宋愛民教授團(tuán)隊(duì)在高性能半導(dǎo)體石墨烯光電探測(cè)器研究中取得重要進(jìn)展。近日，相關(guān)研究成果以題為“High-Performance Photodetectors Based on Semiconducting Graphene Nanoribbons”發(fā)表在微電子領(lǐng)域知名期刊Nano Letters 。

該工作是宋愛民教授團(tuán)隊(duì)今年在Nano Letters發(fā)表的第三篇高性能石墨烯微電子器件研究論文（另外兩篇見Nano Lett. 2023, 23, 8132?8139、Nano Lett. 2023, 23, 19, 9170–9177）。

摘要：當(dāng)石墨烯用作光吸收介質(zhì)時(shí)，傳感器通常只能表現(xiàn)出mA/W級(jí)別的弱光學(xué)響應(yīng)度。團(tuán)隊(duì)通過開解單壁碳納米管制備了具有直接帶隙為 1.8 eV 的半導(dǎo)體性石墨烯納米帶，并首次將其用作光吸收層與單晶硅聯(lián)合構(gòu)建垂直異質(zhì)結(jié)型光電探測(cè)器。

該光電探測(cè)器的響應(yīng)度高達(dá)1052 A/W，將之前報(bào)道的本征石墨烯異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器的響應(yīng)度提高了約5個(gè)數(shù)量級(jí)，此外探測(cè)器同時(shí)具備310 μs的超快響應(yīng)速度、高達(dá)3.13 × 1013Jones的比探測(cè)率和超過105%的外量子效率，均是石墨烯基光電探測(cè)器的最佳值。

有趣的是，即使在零偏壓下（自驅(qū)動(dòng)），該光電探測(cè)器仍表現(xiàn)出了1.04 A/W的高響應(yīng)度，表明該器件具備碳基材料中少見的自供電光電探測(cè)性能。因此該研究為未來高性能光電探測(cè)器開辟了一條新的路線。

審核編輯：黃飛