高性能石墨烯纳米墙/Si自动供电光探测器,使用HfO₂作为接口层

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 光电学是指光电子产品.
• 纳米技术 纳米技术

背景情况:

• 石墨烯/ (Si) 异质连接光探测器对于在近红外到可见光光谱中检测光学信号至关重要.
• 性能限制来自于常规石墨烯/Si光探测器中生长诱导的缺陷和界面表面重组.

研究的目的:

• 通过解决缺陷和界面重组来开发高性能石墨烯/Si光探测器.
• 研究石墨烯纳米墙 (GNW) 和氧化 (HfO2) 接口层在改善光探测器特性中的作用.

主要方法:

• 直接生长的石墨烯纳米墙 (GNWs) 使用远程等离子体增强化学蒸汽沉积在低功率 (300 W).
• 通过原子层沉积集成氧化 (HfO2) 薄膜 (1-5 nm) 作为接口层.
• GNWs/HfO2/Si异质连接光探测器的制造和表征.

主要成果:

• 低功率的GNW增长有效地减少了缺陷并提高了增长率.
• 该HfO2层作为一个电子阻断和孔输送层,最大限度地减少重组和暗电流.
• 一个优化的3纳米HfO2层产生了一个光探测器,其暗电流为3.85 × 10^-10 A,响应率为0.19 AW^-1,特异检测率为1.38 × 10^12,在零偏差下外部量子效率为47.1%.

结论:

• 开发的GNWs/HfO2/Si异质结光探测器显示了显著提高的性能.
• 这项工作提出了一个制造高性能石墨烯/Si 基光探测器的多功能策略.