石墨烯光电探测器

在高光谱成像中，对宽带光电探测的要求，变得极其苛刻。虽然基于碲镉汞mercury cadmium telluride的本征光电导体阵列，代表了最灵敏和最合适的技术，但却具有窄的光谱范围和尖锐的吸收边缘，这将其操作限制在<25μm。

近日，西班牙 巴塞罗那科学技术研究所（The Barcelona Institute of Science and Technology）H. Agarwal, K. Nowakowski，R. Krishna Kumar & F. H. L. Koppens等，在Nature Photonics上发文，报道了双层转角石墨烯异质结构，在2–100μm的光谱范围内，具有较大的超宽带光电导率。在100kHz速度时，内部量子效率约为40%。

这种较大的响应，源自于转角去耦twist-decoupled异质结构的独特性质，包括原初晶体场诱导的太赫兹带隙、平行的光活性通道，以及强光电导增强，这主要是因为各个层充当了亚原子间隔的邻近屏蔽栅极，对电子相互作用的层间屏蔽引起。

该项工作展示了一种罕见的本征红外-太赫兹光电导体，这是互补金属氧化物半导体兼容和阵列可集成的，并介绍了转角去耦的石墨烯异质结构作为一种可行的途径，用于设计具有三维可扩展性的带隙石墨烯光电探测器。

Ultra-broadband photoconductivity in twisted graphene heterostructures with large responsivity.

具有大响应度的转角石墨烯异质结构中的超宽带光电导

图1:大角度双层转角石墨烯twisted double bilayer graphene，TDBG的较大光电导响应。

图2:在双层转角石墨烯TDBG光电探测器中，从红外到太赫兹波长的超宽带光谱响应。

图3:在双层转角石墨烯TDBG中，强光电导增强。

图4:光电导机理。

图5:在双层转角石墨烯TDBG中，e–h碰撞的层间屏蔽Interlayer screening。

文献链接

Agarwal, H., Nowakowski, K., Forrer, A. et al. Ultra-broadband photoconductivity in twisted graphene heterostructures with large responsivity. Nat. Photon. (2023).

https://www.nature.com/articles/s41566-023-01291-0

本文译自Nature。

来源：今日新材料