碳纳米管薄膜制备及其光电探测应用进展

光电探测器在遥感、夜视、侦察、医学成像、环境保护和化学检测等方面的应用十分广泛,而光电探测材料的结构与性能直接影响着光电探测器的性能。近年来碳纳米管由其所具有的独特光学和电学性能迅速成长为光电探测中不可或缺的材料。虽然前期研究主要集中在基于单根碳纳米管的光电响应机理研究,但由于未来应用场景中必然是以碳纳米管薄膜为基础的,因而围绕制备大面积、高密度、高取向、高均匀度碳纳米管薄膜,并以此为基础制备光电探测器件成为了近期碳纳米管光电应用领域的研究热点。本文围绕近年来碳纳米管薄膜制备及其在光电探测器件应用这两个方面的进展,分别进行了详尽的介绍和讨论,并展望了碳纳米管薄膜光电探测器的发展趋势。     

基于石墨烯/砷化镓异质结构的毫米波/太赫兹探测器

单层石墨烯具有较低的固有光吸收效率,且材料中含有较多的缺陷,导致仅依靠石墨烯本身很难制备高性能的光电器件。通过石墨烯与半导体材料复合形成异质结构的方法可以克服这一瓶颈。本工作中利用石墨烯/砷化镓高迁移率异质晶体管结构制备了毫米波光电探测器,有效地提升了二维电子气特性,大幅度提高了器件在室温条件下的毫米波响应和探测能力。实验证明,400 mV的偏置电压下,该器件在25 GHz波段的获得了20.6 V?W^-1响应率,响应时间为9.8 μs,噪声等效功率为3.2×10^-10 W?Hz^-1/2。在太赫兹波0.12 THz下响应率仍然达到了4.6 V?W^-1,响应时间为10 μs,噪声等效功率为1.4×10^-9 W?Hz^-1/2。该工作展示了石墨烯/砷化镓异质结构毫米波太赫兹探测器的巨大应用前景。