超灵敏石墨烯-硅异质结型光电探测器的制造和性能调控

项目名称： 超灵敏石墨烯-硅异质结型光电探测器的制造和性能调控

项目编号： No.61474063

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2015

项目学科： 无线电电子学、电信技术

项目作者： 台国安

作者单位： 南京航空航天大学

项目金额： 80万元

中文摘要： 石墨烯能被制作成超快光电探测器，在近红外到红外波段具有潜在应用价值。但是它在广泛的光波长范围吸收率仅约为2.3%，波长选择性差，灵敏度不高，难以满足实际应用需要。因此，制作多波段高波长选择性、高灵敏度型石墨烯-硅光电探测器显得非常重要。本项目在我们对石墨烯化学气相沉积法制备、有序纳米模板制备及对光电探测器件深入研究的基础上，拟开展如下研究：首先，提出采用氧化铝模板在硅表面纳米制造出Au、Ag纳米点和纳米棒，引入光学天线的概念构建石墨烯-硅光电探测器件；其次，提出使用单层PS小球自组装模板、氧化铝模板与深度离子刻蚀ICP及真空镀膜技术相结合，在硅表面制造出纳米锥、纳米柱和纳米孔洞结构阵列，构建相应石墨烯-硅光电探测器件；最后，将金属纳米结构、微硅结构和聚合物PEDOT协同设计于石墨烯-硅光电探测器。本项目的研究成果，将为开发出多波段高波长选择性和高灵敏度的石墨烯-硅光电探测器奠定良好基础。

中文关键词： 微机电系统；石墨烯；微纳器件；传感器；纳米材料

英文摘要： Graphene can be used as ultrafast photodetectors in the near-infrared and infrared range. However, only absorbing 2.3 % over the extensive spectrum causes the weak selection for light wavelength and low photocurrent, which suggests that it is difficult to use in real application. In this project, firstly, we present that fabrication of Au,Ag nandot and nanorod arrays on silicon substrates using porous alumina template to design graphene-silicon heterostructural photodetectors.We introduce the optical antennas into this kind of devices to obtain photodetectors with high wavelength selection and high sensitivity.Secondly, nanofabrication of nanotaper,nanospar and nanohole arrays on silicon substrates using combining self-assembled monolayer PS sphere, porous alumina template, and deeply ion eching (ICP)and thin film fabrication techniques to design high-performance graphene-silicon based photodetectors;Finally, synergistic tuning of metal nanostructures, silicon nanostructures and PEDOT will be applied to design graphene-based photodetectors. Based on the above-mentioned approaches, it is feasible to develop control nanofabrication and tuning properties of graphene-silicon based photodetectors.

英文关键词： Microscale Electromechanical System;Graphene;Micro- and Nanodevices;sensor;Nanomaterials