石墨烯目前正在成为一种非常重要的光电材料。人们普遍认为,石墨烯有望在与大规模的三维(3D)体硅工艺兼容的光电探测器件方面,取得实质性应用突破。同时,作为二维(2D)材料的石墨烯与作为零维(0D)材料的量子点之间的杂化由于能够获得优异的光电协同效应,正受到人们的高度重视。作为一种重要的量子点,硅量子点由于硅元素储量丰富、无毒及其与硅加工技术较好的兼容性而具有独特的优势。
最近,浙江大学硅材料国家重点实验室和材料科学与工程学院的皮孝东老师和杨德仁老师与信息与电子工程学院的徐杨老师合作,研究了硅量子点耦合增强型石墨烯/硅肖特基结的高性能光电探测器,相关论文于2016年4月9日在知名学术期刊Advanced Materials上在线发表。研究生余婷和王锋为该论文的共同第一作者。
现在,通过亲密结合 0D、2D和3D结构,浙江大学硅材料国家重点实验室/材料科学与工程学院和信息与电子工程学院组成的交叉研究团队率先成功地展示了硅量子点与石墨烯/体硅的有效耦合,并获得了高性能肖特基结型的光电探测器。研究表明,硅量子点不仅使石墨烯与体硅形成的肖特基结自建电场增加,而且使光电二极管的光反射率大大降低。其耦合结构,在电学和光学上的贡献使光电二极管的响应度达到了0.495 A/W,探测比达到了7.4 ×109 Jones,响应时间小于了25 ns,实现了迄今为止,基于石墨烯-硅光电探测器在自由空间入射光下(非波导结构)的最高速度记录。
值得指出的是,基于硅量子点与石墨烯耦合的硅基光电二极管的稳定性优异、器件工艺重复性好,有望实现规模化生产。目前的研究结果对推动基于量子点和石墨烯杂化结构的高性能光电探测器的发展具有重要意义。
文章链接:
Ting Yu, et al “Graphene Coupled with Silicon Quantum Dots forHigh-Performance Bulk-Silicon-Based Schottky-Junction Photodetectors Advanced Materials”, Article first published online: 09 April, 2016, DOI: 10.1002/adma.201506140
皮孝东教授简介:
浙江大学硅材料国家重点实验室和材料科学与工程学院教授,博导,Email:xdpi@zju.edu.cn
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研究方向:
硅/锗量子点(硅/锗纳米晶体、硅/锗纳米颗粒)和硅/锗烯:计算、合成、表征及其在光伏和光电领域的应用。 目前主要在以下三个方面开展研究: 1、杂质效应:有意和无意引入的杂质 2、表面效应:无机和有机配体 3、印刷成膜:光伏和光电器件。 杨德仁教授简介: 浙江大学材料科学与工程学院教授,博导,Email:mseyang@zju.edu.cn 个人主页:点击此处进入 研究方向:半导体材料。研究方向包括:(1)超大规模集成电路用硅单晶材料的制备和缺陷工程,(2)太阳能光电铸造多晶硅材料和化合物薄膜光电转换材料,(3)纳米硅丝/管和其它一维纳米半导体材料,(4)硅基光 电子材料。 徐杨教授简介: 浙江大学信息与电子工程学院教授,博导,Email:yangxu-isee@zju.edu.cn 个人主页:点击此处进入 研究方向:主要从事微纳信息电子器件和硅基微纳机电系的基础研究。 (本文信息来源:浙江大学网站;由e科网整理编辑) |
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