​ 由于石墨烯材料很难应用于高灵敏度光学器件，也因此阻碍了光学器件的发展，目前研究人员已经解决了该问题，而且还可以将成像和显示器应用到传感器和高速通信。

石墨烯是一种薄碳层，可应用于光电方面，研究人员正在努力研发石墨烯光电探测器，这些器件对许多技术都至关重要。然而，由石墨烯制成的典型光电探测器仅仅能小面积感应光，因而也限制了其性能。

普渡大学物理与天文学学院电气与计算机工程专业教授、普渡量子中心主任陈勇说，“目前，研究人员通过将石墨烯与相对质量较大的碳化硅材料相结合，研制出了可被光激活的石墨烯场效应晶体管，因而解决了这个问题。”

高性能光电探测器可应用于诸多方面，包括天体物理学高速通信、超灵敏摄像机、感测应用、可穿戴电子设备等。另外石墨烯晶体管阵列会带来高分辨率成像和显示。

密西根大学核工程与放射科学教授伊戈尔•约瓦诺维奇说，“大多数相机都需要高像素，但是，通过我们自己的方法，可以制造出一个低像素但高分辨率的相机。”

本周，《自然纳米技术》杂志上发表的研究报告中详细介绍了这项新发现。这项工作由普渡大学、密歇根大学和宾夕法尼亚州立大学的研究人员共同参与完成。

约瓦诺维奇说，“迄今为止，石墨烯光电探测器光响应主要来自石墨烯附近某一特定位置，且位置面积远小于器件尺寸。但对于多数光电器件来说，则需要在更大的面积上获得光响应和位置灵敏度。

该研究结果表明，即使在碳化硅距离石墨烯很远时照亮器件，器件也能产生响应，甚至其性能可增加多达10倍，当然这取决于材料的哪一部分被照亮。新型光电晶体管也是“位置敏感”器件，可以确定光线到达的位置，这对于成像应用和检测器来说是非常重要的。

陈勇说，“第一次有人将小块石墨烯放在大型碳化硅晶圆上，进行非局部光电检测，因此光线不必击中石墨烯本身。在这晶圆上，光线可能发生在接近一毫米左右的区域。”

在碳化硅背面和石墨烯之间施加电压，从而在碳化硅中形成电场，入射光会在碳化硅中产生‘光载体’。

约瓦诺维奇说，“这个半导体提供了与光相互作用的介质，当光线进入时，器件的一部分导通，并改变了作用在石墨烯上的电场。”

根据检测结果，电场变化也改变了石墨烯电导率，该方法称为场效应光检测。

碳化硅，与硅基晶体管中的常规半导体不同，属于未掺杂半导体。‘未掺杂’使材料成为绝缘体，由于暴露于光，使其部分导电，因而改变了石墨烯的电场。

陈勇说，“这是这项工作的新奇所在。”

美国国家科学基金会、美国国土安全部、以及国防威胁防范机构一起资助了此次研究，其目的是研发新型石墨烯传感器来检测辐射。

陈勇说，“虽然这是关于检测光子传感器的文章，但其辐射原理是一样的。目前，我们正在使用石墨烯晶体管来检测由光子引起变化的电场，在这种情况下，光与碳化硅衬底是相互作用的。”

光检测器可用于闪烁器中，检测辐射，光电倍增管可检测到电离辐射产生的短暂闪光，这是一项古老的技术。

约瓦诺维奇说，“石墨烯检测器可以具有相同并且先进的功能，因此非常感兴趣。”

该论文由前普渡大学博士后研究员Biddut K. Sarker、宾夕法尼亚州立大学研究生Edward Cazalas、普渡大学研究生丁凤涌、前普渡大学毕业生Isaac Childres、约瓦诺维奇和陈勇六位共同撰写完成。

研究人员在普渡发现公园的比尔克纳米技术中心研制出该晶体管，并用计算机模型进行解释。

未来研究方向主要包括探索诸如闪烁体、天体物理学成像技术和高能辐射传感器等。

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