来自 AMO GmbH、ICFO- Institut de Ciencies Fotoniques、亚琛工业大学和伍珀塔尔 Bergishe 大学的研究人员为基于石墨烯的光电探测器开发出了一种新方法，可将高响应度和低功耗结合起来，从而规避了基于石墨烯的最先进光电探测器的一个主要局限性，即由于暗电流大而导致的高功耗。
新型石墨烯基光电探测器的侧视草图，显示了单层石墨烯（SLG）、金属电极和胶体量子点（CQDs）层的几何形状。
其策略是利用胶体量子点（CQD）形成的吸收层来光敏金属绝缘体石墨烯（MIG）二极管。当光线照射到 MIG/QD 器件上时，一部分光线会被吸收，并在 CQD 层中产生电子-空穴对。然后，这些光生载流子的一部分被转移到下层石墨烯层，并引起石墨烯化学势的移动。由于石墨烯在中性点附近的状态密度较低，这种位移可能相对较大，并导致流过二极管的电流发生巨大变化，因为这与二极管势垒的高度成指数关系。
这种新的光电探测方案允许数百 nA 至几 μA 的暗电流，比其他基于石墨烯的光电探测器低几个数量级，同时与硅基锗和砷化镓铟红外光电探测器相比，响应度几乎高出两个数量级（红外响应度约为 70A/W）。这种特性组合使得这种方法在需要高响应度和低功耗的应用中非常具有吸引力。
该研究成果已发表在《ACS Nano》杂志上。
书目信息：
Graphene–Quantum Dot Hybrid Photodetectors with Low Dark-Current Readout
D. De Fazio, B. Uzlu, I. Torre, C. Monasterio, S. Gupta, T. Khodkov, Y. Bi, Z. Wang, M. Otto, M. C. Lemme, S. Goossens, D. Neumaier, and F. H. L. Koppens
ACS Nano 2020
DOI: https://doi.org/10.1021/acsnano.0c04848
ArXiv: https://arxiv.org/abs/2005.10658
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