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近日，国际顶级学术期刊ACS Nano刊登了我校物理学院2019级博士研究生蒋昊的研究成果《Enhanced photogating effect in graphene photodetectors via potential fluctuation engineering》。博士研究生蒋昊为论文第一作者，物理学院孙久勋教授、重庆中科院魏兴战研究员和新加坡国立大学Qiu Cheng-wei教授为共同通讯作者，电子科技大学物理学院为论文的第一作者单位。
石墨烯/硅光栅器件结构及电势波动工程的原理
目前石墨烯光电探测器宽波段和高增益性能的实现往往依赖于多层新型材料的堆叠与复杂的结构设计，通常与标准半导体生产线不兼容。为了应对上述挑战，该工作提出了一种新方法，即基于单层石墨烯/硅光栅光电探测器的电势波动工程。通过引入氧化硅上的周期性纳米硅光栅来构建波动电势，这可以作为增强的内建电势，从而将石墨烯中的光生载流子高效地分离并捕获在硅条中。研究人员发现器件响应度的增强因子与一个新定义的参数有关，即波动周期率（Pf）。在实验中，引入最优Pf的纳米结构后器件的响应度可以提高100倍以上，室温下器件的工作波长可延伸到短波红外，分别在1550 nm和2700 nm波长获得240 A/W 和 25 A/W 的高响应度，同时也获得高的比探测率。实验结果和规律得到了理论分析和数值模拟的支持。值得注意的是，由于对石墨烯光电探测器的制作利用了单层石墨烯的结构工程，而不是具有多层复杂结构的新材料，因此它应该是通用的并适用于其他复合光电探测器，并且与基于硅的互补金属氧化物半导体 (CMOS) 工艺完全兼容。这项工作为片上超紧凑、低成本、高性能的红外探测器提供了新的机会。该项工作得到了国家自然科学基金和新加坡总理府国家研究基金会竞争性研究计划奖的支持。
ACS Nano是美国化学会旗下顶级期刊（IF:15.8），学术领域覆盖化学、物理、生物、材料科学、纳米科技等方面，在国际上有很高的认可度和影响力。
蒋昊，电子科技大学物理学院2019级博士研究生，主要研究方向为基于光栅压机理的石墨烯光电探测器。攻读博士学位期间已发表SCI论文8篇，国际学术会议论文1篇，申请国家发明专利两项。指导教师孙久勋，电子科技大学物理学院教授，主要从事有机半导体、光导开关、光电探测器等方面的研究。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c10795
编辑：赵海玲 / 审核：林坤 / 发布：陈伟
