普渡大學開發石墨烯光電探測器新技術 實現非局部光電探測

2020-11-25 中國觸控螢幕網

    北京時間05月03日消息，中國觸控螢幕網訊，　普渡大學、密西根大學和賓夕法尼亞州立大學的研究團隊聲稱，已解決阻礙石墨烯高性能光學器件的發展問題，石墨烯高性能光學器件可用於成像、顯示、傳感器和高速通信。題為「由碳化矽襯底與微米量級石墨烯結合製成的光電電晶體的位置依賴和毫米範圍光電探測」的論文發表在《自然納米技術》雜誌。該項目受到美國國家科學基金會和美國國土安全部的聯合資助，同時，它也受到國防威脅降低局的資助。

    本文來自：http://www.51touch.com/material/news/dynamic/2017/0503/46953.html

　極薄碳層具有獨特的光學和電子性質，石墨烯有希望製成高性能光電器件。然而，通常的石墨烯光電探測器僅有一小塊區域對光束敏感，這限制了其應用。

　普渡大學陳勇教授說：「為解決該問題，研究人員將石墨烯與相對較大的SiC襯底相結合，製成了石墨烯場效應電晶體，光可以將其激活。」

　高性能光電探測器可用於高速通信、超靈敏相機、傳感和可穿戴電子器件。基於石墨烯的電晶體陣列可以實現高解析度成像和顯示。

　密西根大學核工程與放射科學Igor Jovanovic教授說：「大部分相機需要很多像素點，然而，我們的方法使得超靈敏相機成為可能。雖然它的像素點相對較少，但是解析度很高。」

　Jovanovic教授說：「在通常的石墨烯光電探測器中，光響應僅發生在石墨烯附近的特定位置(該區域比器件尺寸小得多)。然而，對許多光電器件應用而言，希望在更大的區域上獲得光響應和位置靈敏度。」

　新發現表明，該器件可在非局部區域對光敏感，甚至當光照在距石墨烯至少500?m 的碳化矽襯底上時也對光敏感。光響應和光電流可增加差不多10倍，這取決於照射哪一部分材料。此外，光電電晶體新技術也是位置靈敏的，因此它可以確定光線到達的位置(對於成像應用和探測器非常重要)。

　這是首次證明在較大的碳化矽晶片上使用一小塊石墨烯實現非局部光電探測，因此光不必擊中石墨烯本身。光線可以入射在一個更大的區域，幾乎是一毫米，之前沒有人做過相關研究。

　將電壓施加在碳化矽背面和石墨烯之間，在碳化矽中建一個電場。入射光在碳化矽中產生光載流子。

　該研究與開發石墨烯傳感器工作有關，石墨烯傳感器可用於檢測輻射。

　陳勇教授說：「該論文與用於檢測光子的傳感器有關，但原理與其它輻射類型相同。我們正使用靈敏石墨烯電晶體探測光子產生的電場變化，在這種情況下，光與碳化矽襯底發生反應。」

　Jovanovic說：「光探測器可用於閃爍體，閃爍體可檢測輻射。電離輻射產生短暫的光照，閃爍體中的光電倍增管(約百年的老技術)可檢測它。因此，開發可以實現相同功能、基於半導體的先進器件是非常有意思的事情。」

　此外，研究人員也解釋了計算模型的其他發現。新型電晶體由普渡發現公園的比克納米技術中心製備。

　未來研究將包括探索諸如閃爍體、天體物理學成像技術和高能輻射傳感器等工作。

觸控螢幕與OLED網推出微信公共平臺，每日一條微信新聞，涵蓋觸控螢幕材料、觸控螢幕設備、觸控面板行業主要資訊，第一時間了解觸控螢幕行業發展動態。關注辦法：微信公眾號「i51touch」 或微信中掃描下面二維碼關注，或這裡查看詳細步驟

相關焦點

  • 普渡大學開發出石墨烯光電探測器新技術 實現非局部光電探測
    題為「由碳化矽襯底與微米量級石墨烯結合製成的光電電晶體的位置依賴和毫米範圍光電探測」的論文發表在《自然納米技術》雜誌。該項目受到美國國家科學基金會和美國國土安全部的聯合資助，同時，它也受到國防威脅降低局的資助。
  • 普渡大學開發石墨烯複合蜘蛛網架構的生物醫學3D光電子探測器
    普渡大學開發石墨烯複合蜘蛛網架構的生物醫學3D光電子探測器節肢動物的視覺系統由一個密集的陣列組成，這些陣列由遍布曲線表面的單個光電檢測元件組成。對於要求大視野和對運動高度敏感的光電傳感設備，這種複眼架構可能是有用的模型。旨在模仿複眼架構的策略涉及將光電探測器像素與彎曲的微透鏡集成在一起，但是在曲線表面上的製造受到傳統上為平面，剛性基板（例如，矽晶片）設計的標準微加工工藝的挑戰。普渡大學的創新者正在從自然界中汲取靈感，開發用於生物醫學成像的3D光電探測器。研究人員利用蜘蛛網的一些建築特徵來開發該技術。
  • 利用石墨烯實現靈敏快速中紅外光電探測的新思路
    這種方法可產生出色的器件性能，其中包括室溫下的高靈敏度（NEP為82 pW/Hz1/2）和快速的上升時間(17 ns）等，實現了目前在最先進的石墨烯和商用的中紅外探測器中尚不存在的組合。此外，還開發了一個多物理場模型，與實驗結果顯示出很好的定量一致性，並揭示了對光響應的不同貢獻，從而為進一步改進這些類型的光電探測器（甚至超出了中紅外範圍）鋪平了道路。
  • 合肥工業大學:研發新型深紫外光電探測器
    本報訊（通訊員周慧）目前，我國深紫外光電探測技術由於受傳統器件結構等限制，仍存在易受環境影響、光電性能較差、器件響應速度和信號利用率難以兼顧等問題。近日，合肥工業大學電子科學與應用物理學院科研團隊，成功研發出新型深紫外光電探測器，開創性地將透光性好、電子遷移率高且電阻率低的電子材料石墨烯和高質量β-氧化鎵單晶片引入深紫外光電探測器中，並提出一種全新的器件MSM結構，實現了對半導體與金屬電極接觸性能的大幅提升。器件光譜響應分析結果表明，該器件具有優異的光譜選擇性，在深紫外光區域響應非常明顯。
  • Nature Materials:拓撲半金屬光電探測器
    近日，來自天津大學、耶魯大學、卡耐基梅隆大學等的研究人員，在 Nature Materials 上發表了關於半金屬材料高性能光電探測的「Perspective」型文章，指出半金屬材料在低能、高速光電探測中具有獨特優勢，但也存在具有較高暗電流噪聲的缺陷。作者展望了利用石墨烯等半金屬拓撲材料解決這一問題的前景，總結了近期的相關進展，也討論了未來的機遇和挑戰。
  • ...機所等研製出高靈敏度鈣鈦礦單晶-石墨烯複合垂直結構光電探測器
    近日，中國科學院長春光學精密機械與物理研究所光子實驗室的於偉利與羅切斯特大學郭春雷研究團隊合作，針對基於鈣鈦礦多晶薄膜的光電探測器性能易受晶界和晶粒缺陷的影響問題，採用空間限域反溫度結晶方法，合成了具有極低表面缺陷密度的MAPbBr3薄單晶，並將該高質量的薄單晶與高載流子遷移率的單層石墨烯結合，製備出了高效的垂直結構光電探測器。
  • 應變光電子學：基於二維材料的光電探測器
    撰稿 | Christian（西湖大學 博士）近日，喬治華盛頓大學電子與計算機工程系Volker Sorger教授團隊首次展示了一種基於對覆蓋在矽光子波導上的碲化鉬（MoTe2：一種二維半導體材料）進行應變工程的光電探測技術。這種探測器在1550 nm通信波長能夠高效工作，響應率為0.5 AW-1。
  • 紅外光電探測器的新概念
    美國、法國都先後報導了16微米 HgCdTe紅外焦平面探測器的實驗室成像情況。而具有較好均勻性的量子阱光探測（QWIPs ）光電探測器在甚長波和大規模紅外焦平面列陣器件方面，將與HgCdTe 光伏型探測器技術形成互補。為提高大氣層溫度與溼度、深空冷目標的探測性能，甚長波紅外焦平面探測器還將是紅外光電器件研究領域的熱點。
  • 高性能深紫外光電探測器問世
    合肥工業大學科研人員成功研發的新型深紫外光電探測器，具備量子效率高、穩定性強且結構簡單、成本低廉的優點，其相關成果日前發表在國際材料物理領域重要期刊《先進材料》上。
  • 應變光電子學:基於二維材料的光電探測器
    原創 長光所Light中心 中國光學撰稿 | Christian（西湖大學 博士）近日，喬治華盛頓大學電子與計算機工程系Volker Sorger教授團隊首次展示了一種基於對覆蓋在矽光子波導上的碲化鉬（MoTe2：一種二維半導體材料）進行應變工程的光電探測技術
  • 石墨烯是什麼?石墨烯夾雜在超導體之間的奇異變化
    高性能光電探測器可用於高速通信、超靈敏相機、傳感和可穿戴電子器件。基於石墨烯的電晶體陣列可以實現高解析度成像和顯示。 　　密西根大學核工程與放射科學Igor Jovanovic教授說：「大部分相機需要很多像素點，然而，我們的方法使得超靈敏相機成為可能。雖然它的像素點相對較少，但是解析度很高。」
  • 新型石墨烯光電探測器:轉化速度接近極限
    西班牙和美國科學家合作研製出一種基於石墨烯的光電探測器轉化儀，其能在不到50飛秒（1秒的一千萬億分之一）的時間內將光轉化為電信號，幾乎接近光電轉化速度的極限，將大力助推多個領域的發展。　　高效的光電轉化技術，因為能讓光所攜帶的信息轉化成可在電子電路中進行處理的電信號，在從照相機到太陽能電池等多個關鍵技術領域發揮著重要作用，也是數據通訊應用的重要支撐。儘管石墨烯是一種擁有極高光電轉化效率的材料，但此前科學家們並不知道其對超短光脈衝的反應究竟有多快。
  • AM:一分為二,馭光而為——基於局部化學改性的高性能p-n結光電探測器
    光電探測器作為光電信號轉換的關鍵器件在光通訊、生物檢測、航天航空等領域具有巨大應用潛力，得到科學研究與工業領域的廣泛關注。其中，對低功耗、小尺寸和柔韌可穿戴的新一代光電探測器的需求推動了新型光電材料的迅猛發展。
  • 新型光電探測器,有出色的傳感和成像能力
    當前技術背景下，研究者在設計光電探測器時，需要在帶寬、靈敏度與速度之間做出權衡與犧牲。加州大學洛杉磯分校（UCLA）的設計解決了這種兩難選擇。 據麥姆斯諮詢報導，來自加州大學洛杉磯分校的薩姆厄裡工程學院（the UCLA Samueli School of Engineering）的工程師們採用石墨烯發明了一款新型光電探測器，它比目前最先進的光電探測器能處理更多類型的光。同時，該器件還具有出色的傳感和成像能力。
  • 美國開發出非製冷「納米線」中短波紅外光電二極體
    對冷卻系統的需求增加了器件的體積，特別是對微小尺寸的光電探測系統來說，這將顯著增加成本和維護需求。據麥姆斯諮詢報導，加州大學洛杉磯分校（UCLA）和英國卡迪夫大學（Cardiff University）的研究人員採用一種新方法解決了這個問題。
  • 長春光機所光子實驗室研製出一種高靈敏度鈣鈦礦單晶-石墨烯複合垂直結構光電探測器
    ，採用空間限域反溫度結晶方法，合成了具有極低表面缺陷密度的MAPbBr3薄單晶，並將該高質量的薄單晶與高載流子遷移率的單層石墨烯結合，製備出了高效的垂直結構光電探測器。近幾十年來，光電探測器受到學術界和工業界的廣泛關注，並被廣泛應用到光通信、環境監測、生物檢測、圖像傳感、空間探測等領域。
  • 微納電子系任天令教授團隊在鈣鈦礦光電探測領域取得重要進展
    微納電子系任天令教授團隊在鈣鈦礦光電探測領域取得重要進展清華新聞網2月15日電 近日，微納電子系任天令教授團隊在《美國化學學會·納米》（ACS Nano）上發表了一篇題為「矽晶圓集成的單晶鈣鈦礦超快光電探測器」（Ultrafast Photodetector by Integrating Perovskite Directly on Silicon
  • 淺談光電感煙探測器的標定技術
    ：王瑛劉順洲    【慧聰消防網】在當前火災探測傳感方法中最常用的有兩大類，即感溫探測和感煙探測。感煙探測有利於早期發現火警，而這個"早"就是火災預防追求的核心，所以在火災監控系統中，感煙探測器的使用佔絕大多數。感煙探測器又分為離子型和光電型兩大類。早期廣泛使用的以離子型居多，光電型則使用較少。似乎原因之一是相比較而言，離子型更敏感於"早期陰燃煙"(煙粒徑更小)。僅就靈敏度這點來說，完全可以從靈敏度設置來解決，它並不是早期人們熱衷於離子型感煙探測器的主要原因。
  • 潮科技 | 利用有機光電探測器實現隱形高解析度指紋傳感器
    編者按：本文來自微信公眾號「MEMS」（ID：MEMSensor），作者麥姆斯諮詢殷飛，原文題目《利用有機光電探測器實現隱形高解析度指紋傳感器》，36氪經授權發布，略有刪減。 近年來，有機光電探測器（OPD）因在大面積光感測應用中前景廣闊而備受關注。
  • 天津大學開發出自驅動室溫近紅外-太赫茲光電探測器
    【研究背景】由單一器件構成的近紅外-太赫茲(NIR-THz)寬譜光電探測器在成像，遙感，通信和光譜學等諸多領域具有潛在的應用價值。特別是隨著太赫茲技術的不斷發展，空間網絡通信和生物醫學成像等領域迫切需要具有自驅動、快速響應和室溫運轉性能的太赫茲探測器。