用于可见光与红外光探测的石墨烯-硅器件
介观与纳米尺度物理
2021-10-12 v1 应用物理
摘要
石墨烯-硅(Gr-Si)结的制备涉及平行金属-绝缘体-半导体(MIS)结构的形成，该结构常被忽视但在器件的光电特性中起着重要作用。本工作中，将石墨烯转移到由覆盖的图案化n型Si衬底上，制备出一种Gr-Si器件，其中平行MIS由环绕Gr-Si结的结构组成。该Gr-Si器件表现出整流特性，整流比高达。对其温度特性的研究是准确估算Gr-Si结在零偏压下的肖特基势垒高度、有效理查德森常数以及二极管理想因子n=2.66所必需的。该器件在可见光与红外(IR)光谱区域以光电流和光电压模式作为光电探测器工作。在500-1200 nm波长范围内实现了高达350 mA/W的响应度和高达75%的外量子效率(EQE)。在1200 nm以上（即超出硅光学带隙的红外区域，其中光激发由石墨烯驱动）观察到响应度降至0.4 mA/W、EQE降至0.03%。最后，提出了一个基于两个背靠背二极管的模型，一个对应Gr-Si结，另一个对应 MIS结构，以解释Gr-Si器件的电学行为。
引用
@article{arxiv.2105.09655,
title = {Graphene-silicon device for visible and infrared photodetection},
author = {Aniello Pelella and Alessandro Grillo and Enver Faella and Giuseppe Luongo and Mohammad Bagher Askari and Antonio Di Bartolomeo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.09655},
year = {2021}
}