未掺杂半导体衬底上栅极可调且高响应度的石墨烯光晶体管
介观与纳米尺度物理
2015-02-25 v2
摘要
石墨烯因其高载流子迁移率、宽带光吸收和超快载流子动力学，成为开发高性能光电探测器的理想材料。迄今为止，已演示的石墨烯基光电探测器均采用与金属或半导体协同工作的单层石墨烯。大多数石墨烯器件制造在掺杂 Si 衬底上，并使用 SiO2 介电层进行背栅控制。在此，我们展示了在未掺杂半导体（SiC）衬底上制造的石墨烯场效应光晶体管中的光电探测。该光电探测机制依赖于石墨烯电导率对局部电场变化的高度敏感性，这种电场变化可由背栅半导体衬底中产生的光生载流子引起。我们还对该器件进行了建模，并利用有限元方法模拟了其工作状态，以验证场致光响应机制的存在并研究其特性。我们的石墨烯光晶体管在室温下的光响应度高达约 7.4 A/W，高于大多数实际应用中所需的光响应度（1 A/W）。依赖于光功率的光电流和光响应度可通过源漏偏压和背栅电压进行调节。基于这种简单且通用架构的石墨烯光晶体管，可通过将石墨烯沉积在各种未掺杂衬底上来制造，适用于许多需要光电探测或辐射探测的应用场景。
引用
@article{arxiv.1409.5725,
title = {Gate-tunable and high responsivity graphene phototransistors on undoped semiconductor substrates},
author = {Biddut K. Sarker and Isaac Childres and Edward Cazalas and Igor Jovanovic and Yong P. Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1409.5725},
year = {2015}
}