研究前沿：Nature Photonics-超快本征光电转换动力学 | 石墨烯光电探测器

石墨烯的光电转换Optical-to-electrical conversion是，实现预期的超快和低功耗信息技术的核心现象。然而，揭示其机制和内在时间尺度，需要未知的太赫兹电子和器件架构。

今日，日本NTT公司基础研究实验室Katsumasa Yoshioka等，在Nature Photonics上发文，通过片上超快光热电电流的电读出，成功地解决了高质量石墨烯的光电转换过程。

基于电阻性氧化锌顶栅抑制电阻-电容电路的时间常数，构建了带宽高达220GHz栅控可调谐石墨烯光电探测器。

非局域光电流动力学测量发现，在几微米长的石墨烯上，从电极提取的光电流是准瞬时的，没有可测量载流子的渡越时间，遵循Shockley-Ramo定理。光电流产生的时间异常可调，从立即到>4ps，其起源为费米能级相关的带内载流子-载流子散射。

这一研究结果，填补了超快光学科学和器件工程之间的空白，加速了超快石墨烯的光电应用。

Ultrafast intrinsic optical-to-electrical conversion dynamics in a graphene photodetector.
石墨烯光电探测器，超快本征光电转换动力学。

图1：片上超快电子读出设置。

图2：瞬时Shockley-Ramo响应和可调热载流子倍增hot carrier multiplication，HCM.

图3：不同载流子迁移率样品的冷却时间。

图4：电读出与光电读出。

文献链接：https://www.nature.com/articles/s41566-022-01058-z

DOI: https://doi.org/10.1038/s41566-022-01058-z

本文译自Science。