日前,中科院理化所賀軍輝團隊和清華大學孫家林團隊合作,在實現超寬帶光探測方麵取得重要進展,製作了還原氧化石墨烯―矽納米線陣列異質結光探測器,實現了一個探測器就可以完成從可見光到太赫茲波的超寬帶光探測,達到了以往多個探測器同時工作才能達到的探測帶寬。相關成果發布在《微尺度》上。
據介紹,寬帶光探測器廣泛應用於紅外成像、遙感、環境監測、天文探測、光譜分析等領域。在紅外成像領域,要實現真正意義上的多色紅外成像,探測器必須能同時探測不同波段的紅外輻射,如短波紅外、中波紅外、長波紅外、甚長波紅外,甚至是太赫茲波輻射,具有相當的挑戰性。
化學剝離石墨製備的氧化石墨烯的還原產物被稱為還原氧化石墨烯,具有天然的能隙,而且這個天然的能隙可通過氧化石墨烯的還原程度來調控。而矽納米線陣列適合探測可見和近紅外光,且有序排列的納米線陣列結構可以強烈地抑製光的反射,從而提高器件的光捕獲能力。
研究者將還原氧化石墨烯和矽納米線陣列兩者的優勢結合,製作了還原氧化石墨烯―矽納米線陣列異質結光探測器。該異質結光探測器在室溫下,首次實現了從可見光到太赫茲波的超寬帶光探測。他們還發現,氧化石墨烯的還原程度對探測性能有顯著影響,隨著氧化石墨烯還原程度的提高,探測器的響應率可以提高5倍以上。在所有波長中,探測器對長波紅外的響應率最高。
實驗證實,該探測器對人體紅外輻射具有靈敏的響應,可用於人體紅外傳感如夜視領域。因此,還原氧化石墨烯―矽納米線陣列異質結光探測器在超寬帶光探測方麵,特別是寬帶紅外光探測方麵具有良好應用前景。
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