《超靈敏石墨烯-矽異質結型光電探測器的製造和性能調控》是依託南京航空航天大學，由台國安擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：超靈敏石墨烯-矽異質結型光電探測器的製造和性能調控
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：台國安
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
石墨烯能被製作成超快光電探測器，在近紅外到紅外波段具有潛在套用價值。但是它在廣泛的光波長範圍吸收率僅約為2.3%，波長選擇性差，靈敏度不高，難以滿足實際套用需要。因此，製作多波段高波長選擇性、高靈敏度型石墨烯-矽光電探測器顯得非常重要。本項目在我們對石墨烯化學氣相沉積法製備、有序納米模板製備及對光電探測器件深入研究的基礎上，擬開展如下研究：首先，提出採用氧化鋁模板在矽表面納米製造出Au、Ag納米點和納米棒，引入光學天線的概念構建石墨烯-矽光電探測器件；其次，提出使用單層PS小球自組裝模板、氧化鋁模板與深度離子刻蝕ICP及真空鍍膜技術相結合，在矽表面製造出納米錐、納米柱和納米孔洞結構陣列，構建相應石墨烯-矽光電探測器件；最後，將金屬納米結構、微矽結構和聚合物PEDOT協同設計於石墨烯-矽光電探測器。本項目的研究成果，將為開發出多波段高波長選擇性和高靈敏度的石墨烯-矽光電探測器奠定良好基礎。
結題摘要
將透明導電的石墨烯和高光吸收特性的矽結合有望開發出高性能的光電探測器。基於此，本項目開展了以下幾個方面的重要研究內容：（1）石墨烯-矽光電探測器的納米製造基礎；（2）石墨烯-矽光電探測器的波長調控和回響率提高技術；（3）石墨烯-矽光電探測器性能調控機理探索。所取得的重要結果如下：（1）通過在石墨烯 –矽接觸處形成肖特基勢壘，構造肖特基光電二極體，這些結果為集成碳電子結構和傳統半導體提供了新的機會；（2）使用厚度從30至160 nm的PEDTO：PSS中間層構建了石墨烯-PEDOT-矽光電探測器，該器件具有顯著增強的開路電壓和效率以及具有0.5 V的低電壓操作特性；（3）利用PS小球結合電漿刻蝕技術在矽片表面進行納米加工形成200 nm高度的矽納米柱狀陣列和300 nm高度的矽納米錐形陣列，這些結構具有增強了的光吸收性能，納米柱和納米錐型器件分別具有1.5 和1.8 V電壓操作特性；（4）在鉬箔基底上製備了厚度在2–7 nm的硒化鉬薄膜，構築了少數層MoSe2–Si異質結器件，獲得的器件的光回響度高達1.26 A/W，明顯高於單層MoSe2器件的光回響度（13 mA/W）。表明本項目組提出的方法有望為開發超敏探測器件提供技術支持。所獲得的關鍵數據及其科學意義如下: 在該項目的支持下，研究成果發表在Angewandte Chemie International Edition、Journal of Materials Chemistry A、Small、Nanoscale、The Journal of Physical Chemistry C、《化學進展》等國內外著名學術期刊上，總計發表SCI學術論文11篇。申請專利3項，已獲得授權1項。培養研究生8名，已畢業2名。本項目的研究成果，將為開發出多波段高波長選擇性和高靈敏度的石墨烯-矽光電探測器奠定良好基礎。
