Nat. Commun.：协同电位工程实现高效石墨烯光电探测器

成果介绍

高量子效率和宽带探测能力是红外传感技术的主要发展方向。然而，高效率的块材一直面临着集成和操作复杂性的挑战。同时，具有独特零带隙结构的2D半金属材料受到本征量子效率瓶颈的制约。

有鉴于此，近日，中科院重庆绿色智能技术研究院魏兴战研究员，新加坡南洋理工大学高炜博教授，新加坡国立大学仇成伟教授和新加坡科学技术研究局Dong Zhaogang（共同通讯作者）等合作报道了一种具有可配置2D电位阱的近-中红外超小型化石墨烯光电探测器。介质结构构建的2D电位阱可以在空间(横向和垂直)上对石墨烯中的光生载流子产生强大的捕获力，抑制它们的复合，从而提高器件的外量子效率(EQE)和光增益，在1.55~11 µm的红外探测波段内实现了0.2 A/W-38 A/W的高响应。然后，在黑体辐射下获得了接近1×10⁹ cm Hz^1/2 W^-1的室温探测率。此外，2D电位阱中电场和光场的协同效应使可调谐波长的高效偏振敏感探测成为可能。本文的策略为易于制造，高性能和多功能红外光电探测器开辟了替代可能性。

图文导读

图1. 原理和机制。

图2. 界面电场分析。

图3. 器件性能和电学测试分析。

图4. 器件的偏振响应。

图5. 器件的黑体表征。

文献信息

Synergistic-potential engineering enables high-efficiency graphene photodetectors for near- to mid-infrared light

（Nat. Commun., 2024, DOI:10.1038/s41467-024-45498-3）

文献链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-45498-3