中國(guó)粉體網(wǎng)訊 由國(guó)立臺(tái)灣大學(xué)、海洋大學(xué)與中正大學(xué)攜手組成的一支跨校研究團(tuán)隊(duì)，采用石墨烯、氧化鋅與矽的三接面設(shè)計(jì)，成功打造出一款具有超高靈敏度、快速響應(yīng)且涵蓋寬光譜偵測(cè)范圍的自供電光檢測(cè)器。
在發(fā)表于最新一期《應(yīng)用物理快報(bào)》(Applied Physics Letters)的“基于石墨烯/氧化鋅/矽三接面的自供電與寬頻光偵測(cè)器”(Self-powered and broadband photodetectors based on graphene/ZnO/silicon triple junctions)一文中，介紹這款元件擁有1,000nm-400nm的寬頻譜偵測(cè)范圍，涵蓋了可見(jiàn)光譜到紅外線(xiàn)。
根據(jù)研究人員解釋?zhuān)撛捎檬┍幼鳛轫攲拥耐该麟姌O，同時(shí)作為光產(chǎn)生載子的有效收集層。石墨烯與矽之間的氧化鋅(ZnO)薄層則作為抗反射層，用于擷取入射光以及提高光的吸收。
在石墨烯/氧化鋅、氧化鋅/矽這兩種介面的內(nèi)建電場(chǎng)，增強(qiáng)了光產(chǎn)生電子與電洞對(duì)之間的電荷隔離，使得該元件的靈敏度與響應(yīng)時(shí)間能夠較石墨烯/矽異質(zhì)接面元件更大幅改善。
藉由選擇合適的頻段校準(zhǔn)以及不同材料的獨(dú)特性，研究人員們得以設(shè)計(jì)出具有高靈敏度與快速響應(yīng)時(shí)間的元件——從接近紫外線(xiàn)(UV)到紅外線(xiàn)的波長(zhǎng)范圍。實(shí)現(xiàn)原型的開(kāi)機(jī)響應(yīng)時(shí)間大約為280μs，但臺(tái)灣團(tuán)隊(duì)預(yù)計(jì)這一數(shù)字還可能降到100μs以下。
由于這款自供電的光檢測(cè)器具有相容于矽制造制程的簡(jiǎn)單架構(gòu)，研究人員們希望它還能夠在超低功耗應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)許多新的應(yīng)用案例，包括下一代的光電元件。
