石墨烯|韩国和瑞士研究团队研发出世界上首个基于石墨烯器件的微波光电探测器

近日，韩国大邱庆北科技学院（DGIST）和瑞士巴塞尔大学的研究人员合作研发出了一种能在微波波段工作的新型石墨稀光电探测器，该探测器与现有的可在近红外到紫外波段范围工作的石墨烯探测器不同，其检测精度比现有设备高十万倍左右。

由于石墨稀缺乏固有的能态，因而在数字电子领域用途有限，但在光电子领域，石墨稀这种无能隙存在的结构吸引了诸多科研人员的关注。这一特点在光电探测器领域尤为突出，石墨稀使得更高效率的近太赫兹光电探测器的实现成为可能。

图为DGIST的高级研究员Jung Min-kyung工作照片

研究亮点

DGIST的高级研究员Jung Min-kyung表示：“该研究的意义和亮点在于，我们开发出了世界上首个基于石墨烯器件的微波光电探测器。”

该团队对位于pn结中双层石墨稀的微波吸收能力进行了深入研究。pn结即p型和n型半导体连接在一起形成的结区，是我们熟悉的电子设备的基础结构。

实验难度

此前，许多研究人员已经对微波范围内的光电探测进行了诸多尝试与研究，但由于探测器本身微波具有的能量比周围环境引起的表面电位差小很多，因此这些研究都无疾而终。另外，石墨稀表面留有的残留物也是引起尝试失败的原因之一。

实验突破

为了克服这个困难，研究人员另辟蹊径，他们制造出了一个可使pn结悬浮在衬底上方的桥式结构，从而使得基于石墨烯的pn结与衬底分离。该桥式结构允许电子自由流动而不碰撞上由器件上的残留物产生的障碍。

研究人员能够通过测量电极之间的温度差来检测光电流，从而确认他们确实制造出了微波光电探测器。基本上，随着石墨稀pn结中产生的电子-空穴对数量越来越多，pn结的温度也越来越高。

前景展望

研究人员正在考虑将这种微波光电探测器用于可穿戴设备和柔性显示器。Jung Min-kyung补充道：“通过开发新的应用设备，如基于石墨烯的微波光电探测器，我们将对其进行进一步的研究，以提升可穿戴设备和柔性显示器的性能表现。