用于短波红外探测的石墨烯/硅量子点/Si肖特基PN级联异质结
时间:2017-12-2
提出并演示了一种石墨烯/硅量子点(Si-QD)/Si肖特基PN级联异质结,用于高性能短波红外(SWIR,1-3μm)光电探测。该异质结在级联结构中集成了石墨烯/Si肖特基接触和Si QDs/Si PN结,利用了石墨烯和Si QD的宽带光吸收,以及肖特基PN级联配置的有效载流子分离/传输。硅量子点是通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)合成的,并嵌入石墨烯和硅基板之间,通过量子限制效应在SWIR区域实现强吸收。所制备的光电探测器在1.55μm(电信波长)处的响应率为8.2 mA/W,比探测率(D*)为1.1×10¹⁰ Jones,响应速度(上升/下降时间)为2.3/3.1μs。此外,由于石墨烯的保护作用和硅量子点的钝化作用,该器件在没有封装的环境条件下表现出优异的稳定性。这项工作为开发基于硅兼容材料的低成本、高性能SWIR光电探测器提供了一种可行的方法,在光通信、遥感和环境监测方面具有广阔的应用前景。