近日，韓國大邱慶北科技學院(DGIST)和瑞士巴塞爾大學的研究人員合作研發(fā)出了一種能在微波波段工作的新型石墨稀光電探測器，該探測器與現(xiàn)有的可在近紅外到紫外波段范圍工作的石墨烯探測器不同，其檢測精度比現(xiàn)有設(shè)備高十萬倍左右。
由于石墨稀缺乏固有的能態(tài)，因而在數(shù)字電子領(lǐng)域用途有限，但在光電子領(lǐng)域，石墨稀這種無能隙存在的結(jié)構(gòu)吸引了諸多科研人員的關(guān)注。這一特點在光電探測器領(lǐng)域尤為突出，石墨稀使得更高效率的近太赫茲光電探測器的實現(xiàn)成為可能。
圖為DGIST的高級研究員JungMin-kyung工作照片
研究亮點
DGIST的高級研究員JungMin-kyung表示：“該研究的意義和亮點在于，我們開發(fā)出了世界上首個基于石墨烯器件的微波光電探測器。”
該團隊對位于pn結(jié)中雙層石墨稀的微波吸收能力進行了深入研究。pn結(jié)即p型和n型半導體連接在一起形成的結(jié)區(qū)，是我們熟悉的電子設(shè)備的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。
實驗難度
此前，許多研究人員已經(jīng)對微波范圍內(nèi)的光電探測進行了諸多嘗試與研究，但由于探測器本身微波具有的能量比周圍環(huán)境引起的表面電位差小很多，因此這些研究都無疾而終。另外，石墨稀表面留有的殘留物也是引起嘗試失敗的原因之一。
實驗突破
為了克服這個困難，研究人員另辟蹊徑，他們制造出了一個可使pn結(jié)懸浮在襯底上方的橋式結(jié)構(gòu)，從而使得基于石墨烯的pn結(jié)與襯底分離。該橋式結(jié)構(gòu)允許電子自由流動而不碰撞上由器件上的殘留物產(chǎn)生的障礙。
研究人員能夠通過測量電極之間的溫度差來檢測光電流，從而確認他們確實制造出了微波光電探測器。基本上，隨著石墨稀pn結(jié)中產(chǎn)生的電子-空穴對數(shù)量越來越多，pn結(jié)的溫度也越來越高。
前景展望
研究人員正在考慮將這種微波光電探測器用于可穿戴設(shè)備和柔性顯示器。JungMin-kyung補充道：“通過開發(fā)新的應用設(shè)備，如基于石墨烯的微波光電探測器，我們將對其進行進一步的研究，以提升可穿戴設(shè)備和柔性顯示器的性能表現(xiàn)。
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