项目名称: 高性能石墨烯基红外光探测器基础研究

项目编号: No.11474007

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 戴伦

作者单位: 北京大学

项目金额: 105万元

中文摘要: 红外光探测器是重要的半导体光电器件。石墨烯在制备室温红外光探测器方面有潜在应用前景。直接禁带半导体纳米线具有独特的光电特性,在纳米光电集成方面有重要应用前景。窄禁带高迁移率半导体InSb和GaSb分别是制备近红外和中红外探测器重要的候选材料。迄今为止报道的石墨烯基红外光探测器在光响应度和响应速度这两方面不能做到平衡优化,整体性能还较低。本项目将在深入开展高质量半导体纳米线和大面积高质量石墨烯可控生长、探索器件新结构、新工艺的基础上,结合石墨烯和纳米结构的优点,制备整体性能优越的室温石墨烯基红外光探测器。纳米线光波导增强型石墨烯光探测器、石墨烯/纳米线异质结光电二极管,及石墨烯纳米网络光电晶体管。研究这些器件的光响应性能和物理机制,解决提高器件光响应度和速度的关键问题。探索这些器件在柔性、透明衬底上的应用。本研究在国防、民用、硅(碳)基光电集成、柔性、透明器件等方面有广泛应用前景。

中文关键词: 石墨烯;异质结;量子点;低维纳米结构;纳米线

英文摘要: Infrared photodectector is one of the most important semiconductor optoelectronic devices. Graphene is a promising candidate material for room temperature infrared photodectector. Direct bandgap semiconductor nanowires,with unique optical and electrical properties, have a promising application prospect in nano-optoelectronic intergation.Narrow bandgap semiconductor InSb and GaSb have high mobility, and are promising candidate materials for near-infrared and mid-infrared photodectectors, respectively.To the best of our knowledge, so far, the reported graphene based infrared photodectectors have either high photoresponsivity or response rate, and therefore, the overall performances are not good. In this project, we will synthesize high-quality semiconductor nanowire and large-scale graphene, explore novel device structures and techniques, and fabricate room-temperature graphene based infrared photodectectors with overall high performance, which combine the advantages of both graphene and semiconductor nanostructures. The device structures include nanowire waveguide-enhanced photodetector, graphene/nanowire heterojunction photodiode, and graphene nanoweb phototransistor.Studying the photoresponse properties and physical mechanism of these devices. Solving the key problem about increasing the photoresponsivity or response rate of the devices. Exploring applying these devices to flexible and transparent substrates. The project has wide prospect in military and civil application, silicon-based (carbon-based) optoelectronic intergation, and flexible and transparent devices.

英文关键词: graphene;heterojunction;quantum dot;low dimensional nanomaterials;nanowire

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