最近发表在《先进设备与仪器》（Advanced Devices & Instrumentation）上的研究总结了石墨烯-半导体混合光电探测器十年来取得的进展。文章首先概述了光电探测器的关键性能指标，为准确评估奠定了基础。然后，综述阐明了石墨烯-半导体混合光电探测器特有的光电转换机制。
作为一种具有代表性的二维材料，石墨烯具有独特的光学和电学特性，在各个领域，尤其是光电探测领域大有可为。然而，石墨烯原子级的厚度导致其光吸收能力较弱，严重限制了石墨烯光电探测器关键性能指标的提升。图片来源：Advanced Devices & Instrumentation
该研究首先探讨了这些探测器不同配置背后的基本思想，并提供了典型设备的相关信息。研究最后概述了未来石墨烯-半导体混合光探测器发展的潜在途径。
石墨烯-半导体混合光电探测器具有多种优点：
- 石墨烯增强了其他半导体材料的性能，促进了光电流产生、传输和收集的新现象，并导致创新设备的诞生。
- 石墨烯能够与其他半导体轻松集成，无需精确的晶格匹配，这为选择半导体材料提供了极大的灵活性。
- 石墨烯与硅基互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺的兼容性，以及传统半导体的成熟工艺技术，为石墨烯-半导体混合光电探测器从实验室过渡到实际应用奠定了坚实的基础。
这些创新推动了宽带检测领域的重大进展，实现了 GHz 级工作带宽、超高响应度和增益带宽的生产。尽管取得了这些成就，但在开发集高性能、多功能和晶圆级制造于一体的器件方面仍存在挑战。
通过开发新技术和新工艺来应对这些挑战，对于优化性能和增强功能至关重要，从而为未来光电检测技术的突破奠定基础。
期刊参考：
Fu, J., et. al. (2024) Photodetectors Based on Graphene–Semiconductor Hybrid Structures: Recent Progress and Future Outlook. Advanced Devices & Instrumentation. doi:10.34133/adi.0031
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