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石墨烯—硅纳米线阵列异质结光探测器

导读: 该异质结光探测器在室温下,首次实现了从可见光到太赫兹波的超宽带光探测。他们还发现,氧化石墨烯的还原程度对探测性能有显著影响,随着氧化石墨烯还原程度的提高,探测器的响应率可以提高5倍以上。

  日前,中科院理化所贺军辉团队和清华大学孙家林团队合作,在实现超宽带光探测方面取得重要进展,制作了还原氧化石墨烯—硅纳米线阵列异质结光探测器,实现了一个探测器就可以完成从可见光到太赫兹波的超宽带光探测,达到了以往多个探测器同时工作才能达到的探测带宽。

  据介绍,宽带光探测器广泛应用于红外成像、遥感、环境监测、天文探测、光谱分析等领域。在红外成像领域,要实现真正意义上的多色红外成像,探测器必须能同时探测不同波段的红外辐射,如短波红外、中波红外、长波红外、甚长波红外,甚至是太赫兹波辐射,具有相当的挑战性。

  化学剥离石墨制备的氧化石墨烯的还原产物被称为还原氧化石墨烯,具有天然的能隙,而且这个天然的能隙可通过氧化石墨烯的还原程度来调控。而硅纳米线阵列适合探测可见和近红外光,且有序排列的纳米线阵列结构可以强烈地抑制光的反射,从而提高器件的光捕获能力。

  研究者将还原氧化石墨烯和硅纳米线阵列两者的优势结合,制作了还原氧化石墨烯—硅纳米线阵列异质结光探测器。该异质结光探测器在室温下,首次实现了从可见光到太赫兹波的超宽带光探测。他们还发现,氧化石墨烯的还原程度对探测性能有显著影响,随着氧化石墨烯还原程度的提高,探测器的响应率可以提高5倍以上。在所有波长中,探测器对长波红外的响应率最高。

  实验证实,该探测器对人体红外辐射具有灵敏的响应,可用于人体红外传感如夜视领域。因此,还原氧化石墨烯—硅纳米线阵列异质结光探测器在超宽带光探测方面,特别是宽带红外光探测方面具有良好应用前景。

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