新型異質(zhì)結(jié)光探測器

日前，中科院理化所賀軍輝團(tuán)隊(duì)和清華大學(xué)孫家林團(tuán)隊(duì)合作，在實(shí)現(xiàn)超寬帶光探測方面取得了重要進(jìn)展，制作了還原氧化石墨烯—硅納米線陣列異質(zhì)結(jié)光探測器，實(shí)現(xiàn)了一個探測器就可以完成從可見光到太赫茲波的超寬帶光探測，達(dá)到了以往多個探測器同時工作才能達(dá)到的探測帶寬。相關(guān)成果發(fā)布在《微尺度》上。

據(jù)介紹，寬帶光探測器廣泛應(yīng)用于紅外成像、遙感、環(huán)境監(jiān)測、天文探測、光譜分析等領(lǐng)域。在紅外成像領(lǐng)域，要實(shí)現(xiàn)真正意義上的多色紅外成像，探測器必須能同時探測不同波段的紅外輻射，如短波紅外、中波紅外、長波紅外、甚長波紅外，甚至是太赫茲波輻射，具有相當(dāng)?shù)奶魬?zhàn)性。

化學(xué)剝離石墨制備的氧化石墨烯的還原產(chǎn)物被稱為還原氧化石墨烯，具有天然的能隙，而且這個天然的能隙可通過氧化石墨烯的還原程度來調(diào)控。而硅納米線陣列適合探測可見和近紅外光，且有序排列的納米線陣列結(jié)構(gòu)可以強(qiáng)烈地抑制光的反射，從而提高器件的光捕獲能力。

研究者將還原氧化石墨烯和硅納米線陣列兩者的優(yōu)勢結(jié)合，制作了還原氧化石墨烯—硅納米線陣列異質(zhì)結(jié)光探測器。該異質(zhì)結(jié)光探測器在室溫下，首次實(shí)現(xiàn)了從可見光到太赫茲波的超寬帶光探測。他們還發(fā)現(xiàn)，氧化石墨烯的還原程度對探測性能有顯著影響，隨著氧化石墨烯還原程度的提高，探測器的響應(yīng)率可以提高5倍以上。在所有波長中，探測器對長波紅外的響應(yīng)率最高。

實(shí)驗(yàn)證實(shí)，該探測器對人體紅外輻射具有靈敏的響應(yīng)，可用于夜視等領(lǐng)域人體紅外傳感。因此，還原氧化石墨烯—硅納米線陣列異質(zhì)結(jié)光探測器在超寬帶光探測方面，特別是寬帶紅外光探測方面具有良好應(yīng)用前景。