在發表於最新一期《應用物理快報》(Applied Physics Letters)的「基於石墨烯/氧化鋅/矽三接面的自供電與寬頻光偵測器」(Self-powered and broadband photodetectors based on graphene/ZnO/silicon triple junctions)一文中,介紹這款元件擁有1,000nm-400nm的寬頻譜偵測範圍,涵蓋了可見光譜到紅外線。

根據研究人員解釋,該元件採用石墨烯薄層作為頂層的透明電極,同時作為光產生載子的有效收集層。石墨烯與矽之間的氧化鋅(ZnO)薄層則作為抗反射層,用於擷取入射光以及提高光的吸收。

在石墨烯/氧化鋅、氧化鋅/矽這兩種介面的內建電場,增強了光產生電子與電洞對之間的電荷隔離,使得該元件的靈敏度與響應時間能夠較石墨烯/矽異質接面元件更大幅改善。

藉由選擇合適的頻段校準以及不同材料的獨特性,研究人員們得以設計出具有高靈敏度與快速響應時間的元件——從接近紫外線(UV)到紅外線的波長範圍。實現原型的開機響應時間大約為280μs,但台灣團隊預計這一數字還可能降到100μs以下。

由於這款自供電的光檢測器具有相容於矽製造製程的簡單架構,研究人員們希望它還能夠在超低功耗應用中發現許多新的應用案例,包括下一代的光電元件。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Graphene-based photodetectors are self-powered,by Julien Happich)