山東大學集成電路學院李虎、宋愛民教授團隊在高性能半導體石墨烯光電探測器研究中取得重要進展。近日，相關(guān)研究成果以題為“High-Performance Photodetectors Based on Semiconducting Graphene Nanoribbons”發(fā)表在微電子領域知名期刊Nano Letters 。

該工作是宋愛民教授團隊今年在Nano Letters發(fā)表的第三篇高性能石墨烯微電子器件研究論文（另外兩篇見Nano Lett. 2023, 23, 8132?8139、Nano Lett. 2023, 23, 19, 9170–9177）。

摘要：當石墨烯用作光吸收介質(zhì)時，傳感器通常只能表現(xiàn)出mA/W級別的弱光學響應度。團隊通過開解單壁碳納米管制備了具有直接帶隙為 1.8 eV 的半導體性石墨烯納米帶，并首次將其用作光吸收層與單晶硅聯(lián)合構(gòu)建垂直異質(zhì)結(jié)型光電探測器。

該光電探測器的響應度高達1052 A/W，將之前報道的本征石墨烯異質(zhì)結(jié)光電探測器的響應度提高了約5個數(shù)量級，此外探測器同時具備310 μs的超快響應速度、高達3.13 × 1013Jones的比探測率和超過105%的外量子效率，均是石墨烯基光電探測器的最佳值。

有趣的是，即使在零偏壓下（自驅(qū)動），該光電探測器仍表現(xiàn)出了1.04 A/W的高響應度，表明該器件具備碳基材料中少見的自供電光電探測性能。因此該研究為未來高性能光電探測器開辟了一條新的路線。

審核編輯：黃飛