石墨烯由于缺乏固有的能隙，因而在數(shù)字電子領(lǐng)域沒(méi)有什么用武之地。但是在光電子領(lǐng)域，石墨烯這種無(wú)能隙存在的結(jié)構(gòu)似乎正吸引眾多研究人員的注意。這一特點(diǎn)在光電檢測(cè)器領(lǐng)域內(nèi)尤為突出，石墨烯使得更高效率的近太赫茲光電檢測(cè)器成為可能。
近日，韓國(guó)大邱慶北科技學(xué)院(DGIST)和瑞士巴塞爾大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種能夠在微波波長(zhǎng)上工作的新型石墨烯光電探測(cè)器。這一點(diǎn)與僅能夠探測(cè)從近紅外光到紫外光波長(zhǎng)之間，即可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的石墨烯光電探測(cè)器截然不同。
“該研究的意義在于，我們開發(fā)出了世界上第一個(gè)基于石墨烯器件的微波光電探測(cè)器，”DGIST的高級(jí)研究員鄭敏瓊(Jung Min-Kyung)在一份新聞稿中說(shuō)道。
該裝置可以檢測(cè)到現(xiàn)有石墨烯光電檢測(cè)器檢測(cè)能級(jí)還小十萬(wàn)倍的光能。
在這項(xiàng)發(fā)表在《納米快報(bào)》(Nano Letter)雜志上的文章中，研究團(tuán)隊(duì)研究了布置在pn結(jié)中的雙層石墨烯的微波吸收能力，pn結(jié)即p型和n型半導(dǎo)體連接在一起形成的節(jié)點(diǎn)，它是許多我們熟悉的電子設(shè)備的基礎(chǔ)。
當(dāng)然，先前已經(jīng)有許多研究人員對(duì)微波范圍內(nèi)光電檢測(cè)進(jìn)行了許多研究與嘗試，但是因?yàn)樘綔y(cè)器本身上的微波具有比由周圍環(huán)境引起的表面電位差小得多的能量，這些嘗試均告失敗。引起失敗的原因其中就包括在制造期間在石墨烯表面上留下的殘留物等。
為了克服這個(gè)問(wèn)題，研究人員另辟蹊徑。他們制造出了一個(gè)使p-n結(jié)懸浮在襯底上方的橋式結(jié)構(gòu)，從而使得基于石墨烯的p-n結(jié)與襯底分離。這個(gè)橋式結(jié)構(gòu)本質(zhì)上允許電子自由流動(dòng)而不碰撞上由器件上的殘余物產(chǎn)生的障礙物。
研究人員能夠通過(guò)測(cè)量電極之間的溫度差來(lái)檢測(cè)光電流，從而確認(rèn)它們確實(shí)制造出了微波光電檢測(cè)器?；旧?，隨著在石墨烯p-n結(jié)中產(chǎn)生的電子 - 空穴對(duì)數(shù)量越來(lái)越多，p-n結(jié)的溫度增加。
研究人員似乎正在考慮將這種微波光電探測(cè)器用于可穿戴設(shè)備和柔性顯示器。鄭敏宇補(bǔ)充說(shuō)：“通過(guò)開發(fā)新的應(yīng)用設(shè)備，如使用單一基于石墨烯的大面積微波光電探測(cè)器，我們將對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的研究以提升可穿戴設(shè)備和柔性顯示器的性能表現(xiàn)。”
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