Als representatief tweedimensionaal materiaal bezit grafeen unieke optische en elektrische eigenschappen die op verschillende gebieden een enorme belofte inhouden, vooral op het gebied van fotodetectie. Niettemin resulteert de dikte op atomair niveau in een zwakke lichtabsorptie, waardoor de verbetering van de belangrijkste prestatie-indicatoren voor grafeenfotodetectoren ernstig wordt beperkt. Credit: geavanceerde apparaten en instrumenten
Een recent overzicht vat de vooruitgang samen die de afgelopen tien jaar is geboekt op het gebied van hybride grafeen-halfgeleiderfotodetectoren. Het begint met het introduceren van belangrijke prestatie-indicatoren voor fotodetectoren, die de basis vormen voor een nauwkeurige prestatie-evaluatie. Het overzicht verheldert vervolgens het foto-elektrische conversiemechanisme van grafeen-halfgeleider hybride fotodetectoren.
Vervolgens wordt dieper ingegaan op de werkingsprincipes van deze detectoren in verschillende configuraties, waardoor inzicht wordt geboden in typische apparaten. Ten slotte schetst de review toekomstige ontwikkelingsrichtingen voor grafeen-halfgeleider hybride fotodetectoren.
Grafeen-halfgeleider hybride fotodetectoren bieden verschillende voordelen:
- Grafeen vormt een aanvulling op andere halfgeleidermaterialen, wat leidt tot de opkomst van nieuwe fenomenen op het gebied van het opwekken, transporteren en verzamelen van fotostroom, evenals de ontwikkeling van innovatieve apparaten.
- Grafeen kan eenvoudig worden geïntegreerd met andere halfgeleiders zonder de noodzaak van strikte roosterafstemming, wat een hoge mate van flexibiliteit biedt bij het selecteren van halfgeleidermaterialen.
- De compatibiliteit van grafeen met op silicium gebaseerde complementaire metaaloxide-halfgeleiderprocessen, gekoppeld aan de volwassen procestechnologie van traditionele halfgeleiders, vormt een sterke basis voor de overgang van grafeen-halfgeleider hybride fotodetectoren van het laboratorium naar praktische toepassingen.
Het papier is gepubliceerd in het journaal Geavanceerde apparaten en instrumentatie.
De integratie van grafeen en halfgeleiders bij de constructie van nieuwe fotodetectoren heeft aanzienlijke vooruitgang geboekt op het gebied van breedbanddetectie, waardoor werkbandbreedte op GHz-niveau, een ultrahoge responsiviteit en een grotere bandbreedteproductie zijn bereikt. De ontwikkeling van apparaten die hoge prestaties, multifunctionaliteit en fabricage op waferniveau combineren, blijft echter een uitdaging.
Het overwinnen van deze uitdagingen vereist de ontwikkeling van nieuwe methoden en processen om de prestaties te optimaliseren en de functionaliteit van hybride grafeen-halfgeleiderdetectoren uit te breiden, wat naar verwachting de vooruitgang in de fotodetectietechnologie zal stimuleren.
Meer informatie:
Jintao Fu et al, Fotodetectoren gebaseerd op hybride grafeen-halfgeleiderstructuren: recente vooruitgang en toekomstige vooruitzichten, Geavanceerde apparaten en instrumentatie (2023). DOI: 10.34133/adi.0031
Geleverd door geavanceerde apparaten en instrumentatie
