【引言】

光电传感器是光通信、成像、传感等许多领域的核心元件。石墨烯具有独特的零带隙结构、超快的载流子迁移率等优点，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多采用平面二维（2D）石墨烯场效应管（GFET）结构，具有超宽的带宽和超快的响应速度。但是，由于单层石墨烯对光的吸收率很低（~2.3%），导致传统2D GFET光电传感器的响应度很低（~6.3 mA/W）。虽然将石墨烯与光敏物质相结合可以大幅度提高光电传感器的响应度，但是带宽和响应速度会严重受损。

【成果简介】

近日，北京交通大学邓涛（第一作者和通讯作者）以及清华大学刘泽文（共同通讯作者）等人提出了一种利用氮化硅应力层驱动2D GFET自卷曲为微管式3D GFET的方法，首次制造出了卷曲圈数（1-5）和半径（30 μm-65 μm）精确可控的3D GFET器件阵列。这种3D GFET可用作光电传感器，工作波长范围从紫外光（325 nm）区域一直延伸至太赫兹（119 μm）区域，为已经报道的基于石墨烯材料的光电传感器带宽之最。同时，这种3D GFET兼具超高的响应度和超快的响应速度，在紫外光至可见光区域的响应度可达1 A/W以上，在太赫兹区域的响应度高达0.23 A/W，响应时间快至265 ns（纳秒）。该研究所提出的制造方法不仅为3D石墨烯光电器件与系统的实现铺平了道路，还可以推广至二硫化钼、黑磷等其他类石墨烯2D晶体材料。相关成果以题为”Three-Dimensional Graphene Field-Effect Transistors as High Performance Photodetectors”的文章在线发表在Nano Letters上。

【图文导读】

图1 自卷曲三维（3D）石墨烯场效应管（GFET）。

本文由北京交通大学邓涛供稿，材料人编辑部编辑。

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