具有极大的发展潜力和良好的应用前景。
光电探测器是一种通过将光信号转换为电信号从而获取光信息的媒介。由于具有体积小、功耗低、灵敏度高等优点,光电探测器已经遍布人们生活中的各个空间,成为当今应用最为广泛的一类电子器件。
传统光电探测材料的发展面临着诸多问题。例如,单质半导体中杂质的掺杂浓度往往受到材料本身固溶度的限制,而多元化合物半导体中元素种类及含量的调控局限性大,工艺复杂。这些都使得传统半导体材料的性能调控手段受到很大限制。
20世纪90年代问世的纳米材料由于具有小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应等独特的优势,逐渐受到半导体领域研究者的关注,并在光电探测领域取得了相当大的研究进展。一些具有一维纳米线结构、二维阵列纳米结构、芯壳结构的半导体材料大量地被应用到光电探测领域中来,并取得了良好的探测效果。
石墨烯作为一种近年来被广泛关注的二维纳米碳材料,除具有纳米材料的诸多优势外,还有其自身所特有的优异性能。石墨烯基平面内的p电子可以自由移动,使其具有极高的导电性。电子迁移率超过1.5×104 cm2 •V-1 •s-1,是本征硅的10倍以上。
石墨烯硅光电探测器
石墨烯还具有良好的透光性。单层石墨烯对光的吸收率只有2.3%,这使得其十分适合作为透明导电薄膜用于光电探测器件中。事实上,光电探测也是石墨烯问世后最早被应用的领域之一。2009年,IBM公司的Xia等便制作了场效应管(FET)型的光电探测器,在1 550 nm的入射光源下,其响应度达0.5 mA•W-1。石墨烯的功函数为4.5~4.8 eV,可与多种半导体之间形成异质结实现光电转换。其中,石墨烯/硅异质结拥有极高的光电转换效率,并且可在宏观条件下进行组装,工艺简单,对设备的要求不高,因而具有极大的发展潜力和良好的应用前景。
中关村石墨烯产业联盟将于7月29-30日举办“石墨烯+智能”系列专题研讨会,本期研讨会将以石墨烯在智能领域应用为重点探讨对象,全面剖析从技术研发到产业化过程中存在的问题、瓶颈及解决途径!