本文關(guān)鍵詞：多層石墨烯納米帶光電探測器理論與性能分析

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【摘要】：多層石墨烯具有超寬的光譜吸收范圍及獨(dú)特的光電性能,是制作下一代光電探測器件的理想材料。以石墨烯的帶間隧穿理論為基礎(chǔ),提出了一個(gè)多層石墨烯納米帶結(jié)構(gòu)的光電探測器模型,納米帶的兩端與源極和漏極相連,夾在半導(dǎo)體基質(zhì)和上下柵極之間。利用這個(gè)模型,建立了多層石墨烯納米帶探測器的光電轉(zhuǎn)換機(jī)制,討論了上柵極電壓不同時(shí)探測器的工作原理,研究了源-漏極間光電流及暗電流與入射光能量的關(guān)系,探討了探測器的偏置電壓,耗盡層長度以及帶隙取值對暗電流的影響,并分析了不同參數(shù)下探測器響應(yīng)率以及探測率隨入射光能量的變化關(guān)系。結(jié)果表明,探測器的響應(yīng)率隨納米帶層數(shù)的增加而增加,受帶隙,耗盡層長度和偏置電壓的影響,最大的響應(yīng)率約為10~3 A·W~(-1);通過限制上柵壓,帶隙等變量可以控制系統(tǒng)暗電流,增大探測器的探測率,最高探測率約為10~9 cm·Hz~(1/2)·W~(-1)。多層石墨烯納米帶結(jié)構(gòu)可以增強(qiáng)探測器對入射光的吸收,提高探測器的靈敏度以及對弱光的探測能力,實(shí)現(xiàn)對太赫茲到遠(yuǎn)紅外波段入射光的有效探測,探測性能遠(yuǎn)高于許多量子結(jié)構(gòu)和窄帶半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的光電探測器。
【作者單位】： 北京航空航天大學(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院;微納測控與低維物理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;精密光機(jī)電一體化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【關(guān)鍵詞】： 石墨烯 納米帶 光電設(shè)備 探測
【分類號】：TN15;TB383.1
【正文快照】： 引言光電探測器是光電系統(tǒng)的重要組成部分,它直接影響或決定著光電系統(tǒng)的性能。石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電性、極高的電子遷移率以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性,使其在光電探測領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。然而,單層石墨烯對可見光吸收率僅為2.3%,制約了其在光電探測領(lǐng)域中的應(yīng)用,為了提高石墨烯對

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