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对于三维石墨烯光电传感器研究取得重要进展说明

时间:2019-08-30 15:40 来源:未知 作者:米德电器网

最近,清华大学微纳电子学研究所教授刘泽文和北京交通大学电子信息工程学院副教授邓涛发表了题为“基于三维石墨烯场的三维图形图形”。在著名的国际学术期刊《纳米快报》上发表的“LD效应晶体管”。研究论文由烯场效应晶体管作为高性能光电探测器。本文采用自卷曲方法制备了一种微管三维石墨烯场效应晶体管。它可作为光电传感器,实现紫外、可见光、中红外、太赫兹波的超高灵敏度和超快速检测。
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基于三维石墨烯场效应晶体管的高性能光电传感器原理图
 
光电传感器是光通信、成像、传感等领域的核心部件。石墨烯具有独特的零带隙结构和超快速的载流子迁移率,是制造高性能光电传感器的理想材料。传统的石墨烯光电传感器大多采用平面二维(2D)GFET结构,具有超宽的带宽和超快速的响应速度。然而,由于光的吸收率仅为2.3%,因此2d gfet光电传感器的响应非常低(~6.3ma/w)。石墨烯与光敏材料的结合虽然可以大大提高光电传感器的响应,但会严重破坏其带宽和响应速度。
 
本文提出了一种在氮化硅应力层驱动下,将二维GFET自卷曲成微管三维GFET结构的方法。首次制作了具有精确可控卷曲层(1-5)和半径(30-65um)的三维GFET阵列。该三维GFET可作为光电传感器。它的波长范围从紫外线(325纳米)扩展到太赫兹(119微米),这是报道的基于石墨烯材料的光电传感器的最宽带宽。同时,三维GFET具有超高响应和超快速响应速度。紫外线对可见光区域的响应可达1 A/W以上,太赫兹区域的响应可达0.23 A/W,响应时间可达265 ns(纳秒)。本研究所提出的方法不仅为实现三维石墨烯光电器件及系统铺平了道路,而且可以推广到其它类石墨烯的二维晶体材料,如二硫化钼、黑磷等。评论家们对本研究的成果表示高度赞扬,认为本研究对二维材料的整个研究领域具有重要意义。
 
本文第一作者邓涛,北京交通大学电子信息工程学院副教授,2015年毕业于清华大学微电子与纳米电子学系。本文作者是清华大学微电子研究所刘泽文教授和北京交通大学电子信息工程学院邓涛副教授。本研究得到了国家自然科学基金、北京自然科学基金和中央大学基础研究经费项目的支持。
 

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