台湾打造出自供电的石墨烯光侦测器

2019-06-27 若水

  由国立台湾大学、海洋大学与中正大学携手组成的一支跨校研究团队,采用石墨烯、氧化锌与矽的三接面设计,成功打造出一款具有超高灵敏度、快速响应且涵盖宽光谱侦测范围的自供电光检测器。

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  在发表于最新一期《应用物理快报》(Applied Physics Letters)的“基于石墨烯/氧化锌/矽三接面的自供电与宽频光侦测器”(Self-powered and broadband photodetectors based on graphene/ZnO/silicon triple junctions)一文中,介绍这款元件拥有1,000nm-400nm的宽频谱侦测范围,涵盖了可见光谱到红外线。

  根据研究人员解释,该元件采用石墨烯薄层作为顶层的透明电极,同时作为光产生载子的有效收集层。石墨烯与矽之间的氧化锌(ZnO)薄层则作为抗反射层,用于撷取入射光以及提高光的吸收。

  在石墨烯/氧化锌、氧化锌/矽这两种介面的内建电场,增强了光产生电子与电洞对之间的电荷隔离,使得该元件的灵敏度与响应时间能够较石墨烯/矽异质接面元件更大幅改善。

  藉由选择合适的频段校准以及不同材料的独特性,研究人员们得以设计出具有高灵敏度与快速响应时间的元件——从接近紫外线(UV)到红外线的波长范围。实现原型的开机响应时间大约为280μs,但台湾团队预计这一数字还可能降到100μs以下。

  由于这款自供电的光检测器具有相容于矽制造制程的简单架构,研究人员们希望它还能够在超低功耗应用中发现许多新的应用案例,包括下一代的光电元件。

  (来源:2016年 eettaiwan)


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