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基于石墨烯-钙钛矿量子点场效应晶体管的光电探测器

郑加金 王雅如 余柯涵 徐翔星 盛雪曦 胡二涛 韦玮

基于石墨烯-钙钛矿量子点场效应晶体管的光电探测器

郑加金, 王雅如, 余柯涵, 徐翔星, 盛雪曦, 胡二涛, 韦玮
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  • 以等离子增强化学气相沉积法制备的石墨烯作为导电沟道材料,将其与无机CsPbI3钙钛矿量子点结合,设计并制备了石墨烯-钙钛矿量子点场效应晶体管光电探测器.研究和分析了石墨烯作为场效应晶体管的电学特性及其与钙钛矿量子点结合作为光电探测器的光电特性.结果表明,石墨烯在场效应晶体管中表现出良好的电学性质,其与钙钛矿量子点的结合对波长为400 nm的光辐射具有明显的光响应,在光强为12 W时器件光生电流最大为64 A,响应率达6.4 AW-1,对应的光电导增益和探测率分别为3.7104,6107 Jones(1 Jones=1 cmHz1/2W-1).
      通信作者: 余柯涵, kehanyu@njupt.edu.cn;xuxx@njnu.edu.cn ; 徐翔星, kehanyu@njupt.edu.cn;xuxx@njnu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61504064,51572120)、中国科学院西安光学密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室开放基金(批准号:SKLST201606)、江苏省自然科学基金(批准号:BK20150847)和南京邮电大学国自基金孵化基金(批准号:NY215143)资助的课题.
    [1]

    Yin W H, Han Q, Yang X H 2012 Acta Phys. Sin. 61 218502(in Chinese) [尹伟红, 韩勤, 杨晓红 2012 物理学报 61 218502]

    [2]

    Pisana S, Lazzeri M, Casiraghi C, Novoselov K S, Geim A K, Ferrari A C, Mauri F 2007 Nat. Mater. 6 198

    [3]

    Xia F, Mueller T, Golizadeh-Mojarad R, Freitag M, Lin Y M, Tsang J, Perebeinos V, Avouris P 2009 Nano Lett. 9 1039

    [4]

    Mueller T, Xia F, Avouris P 2010 Nat. Photon. 4 297

    [5]

    Xia F, Avouris P, Mueller T, Lin Y 2009 Nat. Nanotechnol. 4 839

    [6]

    Echtermeyer T J, Britnell L, Jasnos P K, Lombardo A, Gorbachev R V, Grigorenko A N, Geim A K, Ferrari A C, Novoselov K S 2011 Nat. Commun. 2 458

    [7]

    Gan X, Shiue R J, Gao Y, Meric I, Heinz T F, Shepard K, Hone J, Assefa S, Englund D 2013 Nat. Photon. 7 883

    [8]

    Ni Z Y, Ma L L, Du S C, Xu Y, Yuan M, Fang H H, Wang Z, Xu M S, Li D S, Yang J Y, Hu W D, Pi X D, Yang D R 2017 ACS Nano 11 9854

    [9]

    Zhang W, Chuu C P, Huang J K, Chen C H, Tsai M L, Chang Y H, Liang C T, Chen Y Z, Chueh Y L, He J H 2014 Sci. Rep. 4 3826

    [10]

    Du S C, Lu W, Ali A, Zhao P, Shehzad K, Guo H W, Ma L L, Liu X M, Pi X D, Wang P, Fang H H, Xu Z, Gao C, Dan Y P, Tan P H, Wang H T, Lin C T, Yang J Y, Dong S R, Cheng Z Y, Li E P, Yin W Y, Luo J K, Yu B, Hasan T, Xu Y, Hu W D, Duan X F 2017 Adv. Mater. 29 1700463

    [11]

    Hu X, Zhang X, Liang L, Bao J, Li S, Yang W, Xie Y 2015 Adv. Func. Mater. 24 7373

    [12]

    Song J, Li J, Li X, Xu L, Dong Y, Zeng H 2015 Adv. Mater. 27 7162

    [13]

    Lee Y, Kwon J, Hwang E, Ra C H, Yoo W J, Ahn J H, Park J H, Cho J H 2015 Adv. Mater. 27 41

    [14]

    Wang Y S, Zhang Y P, Lu Y, Xu W D, Mu H R, Chen C, Qiao H, Song J C, Li S J, Sun B Q, Chen Y B, Bao Q L 2015 Adv. Opt. Mater. 3 1389

    [15]

    Kwak D H, Lim D H, Ra H S, Ramasamy P, Lee J S 2016 RSC Adv. 6 65252

    [16]

    Sheng X X, Liu Y, Wang Y, Li Y F, Wang X, Wang X P, Dai Z H, Bao J C, Xu X X 2017 Adv. Mater. 29 1700150

    [17]

    Graf D, Molitor F, Ensslin K, Stampfer C, Jungen A, Hierold C, Wirtz L 2007 Solid State Commun. 143 44

    [18]

    Zhang F, Fang X X, Cheng J, Tang F J, Jin Q H, Zhao J L 2013 J. Funct. Mater. 44 344

    [19]

    Gun Oh J, Ki Hong S, Kim C K, Hoon Bong J, Shin J, Choi S Y, Cho B J 2014 Appl. Phys. Lett. 104 666

    [20]

    Chen J H, Cullen W G, Jang C, Fuhrer M S, Williams E D 2009 Phys. Rev.Lett. 102 236805

    [21]

    Hu Z, Sinha D P, Ji U L, Liehr M 2014 J. Appl. Phys. 115 666

    [22]

    Nistor R A, Newns D M, Martyna G J 2011 Acs. Nano. 5 3096

    [23]

    Konstantatos G, Badioli M, Gaudreau L, Osmand J, Bernechea M, de Arquer F P G, Gatti F, Koppens F H L 2011 Nat. Nanotechnol. 7 363

    [24]

    Sun Z H, Liu Z K, Li J H, Tai G A, Lau S P, Yan F 2012 Adv. Mater. 24 5878

    [25]

    Chang P H, Liu S Y, Lan Y B, Tsai Yi C, You X Q, Li C S, Huang K Y, Chou A S, Cheng T C, Wang J K, Wu C I 2017 Sci. Rep. 7 46281

    [26]

    Spina M, Lehmann M, Nfrdi B, Gal R, Magrez A, Forr L, Horvth E 2015 Small 11 4824

    [27]

    Sutherland B R, Johnston A K, Ip A H, Xu J X, Adinolfi V, Kanjanaboos P, Sargent E H 2015 ACS Photon. 2 1117

  • [1]

    Yin W H, Han Q, Yang X H 2012 Acta Phys. Sin. 61 218502(in Chinese) [尹伟红, 韩勤, 杨晓红 2012 物理学报 61 218502]

    [2]

    Pisana S, Lazzeri M, Casiraghi C, Novoselov K S, Geim A K, Ferrari A C, Mauri F 2007 Nat. Mater. 6 198

    [3]

    Xia F, Mueller T, Golizadeh-Mojarad R, Freitag M, Lin Y M, Tsang J, Perebeinos V, Avouris P 2009 Nano Lett. 9 1039

    [4]

    Mueller T, Xia F, Avouris P 2010 Nat. Photon. 4 297

    [5]

    Xia F, Avouris P, Mueller T, Lin Y 2009 Nat. Nanotechnol. 4 839

    [6]

    Echtermeyer T J, Britnell L, Jasnos P K, Lombardo A, Gorbachev R V, Grigorenko A N, Geim A K, Ferrari A C, Novoselov K S 2011 Nat. Commun. 2 458

    [7]

    Gan X, Shiue R J, Gao Y, Meric I, Heinz T F, Shepard K, Hone J, Assefa S, Englund D 2013 Nat. Photon. 7 883

    [8]

    Ni Z Y, Ma L L, Du S C, Xu Y, Yuan M, Fang H H, Wang Z, Xu M S, Li D S, Yang J Y, Hu W D, Pi X D, Yang D R 2017 ACS Nano 11 9854

    [9]

    Zhang W, Chuu C P, Huang J K, Chen C H, Tsai M L, Chang Y H, Liang C T, Chen Y Z, Chueh Y L, He J H 2014 Sci. Rep. 4 3826

    [10]

    Du S C, Lu W, Ali A, Zhao P, Shehzad K, Guo H W, Ma L L, Liu X M, Pi X D, Wang P, Fang H H, Xu Z, Gao C, Dan Y P, Tan P H, Wang H T, Lin C T, Yang J Y, Dong S R, Cheng Z Y, Li E P, Yin W Y, Luo J K, Yu B, Hasan T, Xu Y, Hu W D, Duan X F 2017 Adv. Mater. 29 1700463

    [11]

    Hu X, Zhang X, Liang L, Bao J, Li S, Yang W, Xie Y 2015 Adv. Func. Mater. 24 7373

    [12]

    Song J, Li J, Li X, Xu L, Dong Y, Zeng H 2015 Adv. Mater. 27 7162

    [13]

    Lee Y, Kwon J, Hwang E, Ra C H, Yoo W J, Ahn J H, Park J H, Cho J H 2015 Adv. Mater. 27 41

    [14]

    Wang Y S, Zhang Y P, Lu Y, Xu W D, Mu H R, Chen C, Qiao H, Song J C, Li S J, Sun B Q, Chen Y B, Bao Q L 2015 Adv. Opt. Mater. 3 1389

    [15]

    Kwak D H, Lim D H, Ra H S, Ramasamy P, Lee J S 2016 RSC Adv. 6 65252

    [16]

    Sheng X X, Liu Y, Wang Y, Li Y F, Wang X, Wang X P, Dai Z H, Bao J C, Xu X X 2017 Adv. Mater. 29 1700150

    [17]

    Graf D, Molitor F, Ensslin K, Stampfer C, Jungen A, Hierold C, Wirtz L 2007 Solid State Commun. 143 44

    [18]

    Zhang F, Fang X X, Cheng J, Tang F J, Jin Q H, Zhao J L 2013 J. Funct. Mater. 44 344

    [19]

    Gun Oh J, Ki Hong S, Kim C K, Hoon Bong J, Shin J, Choi S Y, Cho B J 2014 Appl. Phys. Lett. 104 666

    [20]

    Chen J H, Cullen W G, Jang C, Fuhrer M S, Williams E D 2009 Phys. Rev.Lett. 102 236805

    [21]

    Hu Z, Sinha D P, Ji U L, Liehr M 2014 J. Appl. Phys. 115 666

    [22]

    Nistor R A, Newns D M, Martyna G J 2011 Acs. Nano. 5 3096

    [23]

    Konstantatos G, Badioli M, Gaudreau L, Osmand J, Bernechea M, de Arquer F P G, Gatti F, Koppens F H L 2011 Nat. Nanotechnol. 7 363

    [24]

    Sun Z H, Liu Z K, Li J H, Tai G A, Lau S P, Yan F 2012 Adv. Mater. 24 5878

    [25]

    Chang P H, Liu S Y, Lan Y B, Tsai Yi C, You X Q, Li C S, Huang K Y, Chou A S, Cheng T C, Wang J K, Wu C I 2017 Sci. Rep. 7 46281

    [26]

    Spina M, Lehmann M, Nfrdi B, Gal R, Magrez A, Forr L, Horvth E 2015 Small 11 4824

    [27]

    Sutherland B R, Johnston A K, Ip A H, Xu J X, Adinolfi V, Kanjanaboos P, Sargent E H 2015 ACS Photon. 2 1117

  • [1] 尹伟红, 韩勤, 杨晓红. 基于石墨烯的半导体光电器件研究进展. 物理学报, 2012, 61(24): 248502. doi: 10.7498/aps.61.248502
    [2] 宋航, 刘杰, 陈超, 巴龙. 离子凝胶薄膜栅介石墨烯场效应管. 物理学报, 2019, 68(9): 097301. doi: 10.7498/aps.68.20190058
    [3] 卢琪, 吕宏鸣, 伍晓明, 吴华强, 钱鹤. 石墨烯射频器件研究进展. 物理学报, 2017, 66(21): 218502. doi: 10.7498/aps.66.218502
    [4] 武佩, 胡潇, 张健, 孙连峰. 硅基底石墨烯器件的现状及发展趋势. 物理学报, 2017, 66(21): 218102. doi: 10.7498/aps.66.218102
    [5] 郭剑川, 左玉华, 张云, 张岭梓, 成步文, 王启明. 单行载流子光电探测器中空间电荷屏蔽效应理论分析和实验研究. 物理学报, 2010, 59(7): 4524-4529. doi: 10.7498/aps.59.4524
    [6] 张俊艳, 邓天松, 沈昕, 朱孔涛, 张琦锋, 吴锦雷. 单根砷掺杂氧化锌纳米线场效应晶体管的电学及光学特性. 物理学报, 2009, 58(6): 4156-4161. doi: 10.7498/aps.58.4156
    [7] 张金风, 徐佳敏, 任泽阳, 何琦, 许晟瑞, 张春福, 张进成, 郝跃. 不同晶面的氢终端单晶金刚石场效应晶体管特性. 物理学报, 2020, 69(2): 028101. doi: 10.7498/aps.69.20191013
    [8] 谢凌云, 肖文波, 黄国庆, 胡爱荣, 刘江涛. 光子晶体增强石墨烯THz吸收. 物理学报, 2014, 63(5): 057803. doi: 10.7498/aps.63.057803
    [9] 任泽阳, 张金风, 张进成, 许晟瑞, 张春福, 全汝岱, 郝跃. 单晶金刚石氢终端场效应晶体管特性. 物理学报, 2017, 66(20): 208101. doi: 10.7498/aps.66.208101
    [10] 陈长虹, 黄德修, 朱 鹏. α-SiN:H薄膜的光学声子与VO2基Mott相变场效应晶体管的红外吸收特性. 物理学报, 2007, 56(9): 5221-5226. doi: 10.7498/aps.56.5221
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-01-18
  • 修回日期:  2018-03-20
  • 刊出日期:  2018-06-05

基于石墨烯-钙钛矿量子点场效应晶体管的光电探测器

  • 1. 南京邮电大学电子与光学工程学院, 南京 210023;
  • 2. 南京师范大学化学与材料科学学院, 南京 210023;
  • 3. 中国科学院西安光学精密机械研究所, 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 西安 710119
  • 通信作者: 余柯涵, kehanyu@njupt.edu.cn;xuxx@njnu.edu.cn ; 徐翔星, kehanyu@njupt.edu.cn;xuxx@njnu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61504064,51572120)、中国科学院西安光学密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室开放基金(批准号:SKLST201606)、江苏省自然科学基金(批准号:BK20150847)和南京邮电大学国自基金孵化基金(批准号:NY215143)资助的课题.

摘要: 以等离子增强化学气相沉积法制备的石墨烯作为导电沟道材料,将其与无机CsPbI3钙钛矿量子点结合,设计并制备了石墨烯-钙钛矿量子点场效应晶体管光电探测器.研究和分析了石墨烯作为场效应晶体管的电学特性及其与钙钛矿量子点结合作为光电探测器的光电特性.结果表明,石墨烯在场效应晶体管中表现出良好的电学性质,其与钙钛矿量子点的结合对波长为400 nm的光辐射具有明显的光响应,在光强为12 W时器件光生电流最大为64 A,响应率达6.4 AW-1,对应的光电导增益和探测率分别为3.7104,6107 Jones(1 Jones=1 cmHz1/2W-1).

English Abstract

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