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石墨烯-绝缘体上硅(GSOI)肖特基二极管光电探测器

应用物理 2020-01-09 v1 介观与纳米尺度物理

摘要

石墨烯-硅(GS)肖特基结已被证明是一种高效的光电探测结构。然而,此类器件在自由空间光探测中的响应速度迄今在波长 λ>\lambda > 500nm 时仅限于数十至数百 kHz。在此,我们展示了制备在绝缘体上硅衬底(SOI)上的石墨烯-硅肖特基结光电探测器,其响应速度接近 1GHz,这归因于将光活性硅层厚度减至 10μ\mum,从而抑制了限制速度的扩散电流。石墨烯-绝缘体上硅光电探测器(GSOI-PDs)表现出波长对响应速度的影响可忽略不计,且与制备在体硅上的 GS 结相比,响应度仅有适度折损。在环境条件下,GSOI 光电探测器的噪声等效功率(NEP)和比探测率(D^*)分别为 14.5pW 和 7.83×1010\times10^{\rm{10}} cm Hz1/2^{\rm{1/2}}W1^{\rm{-1}}。我们进一步证明,将 GSOI-PDs 与通过修改表面形貌形成的微光学元件相结合,可实现对光谱和角度响应的调控。

关键词

引用

@article{arxiv.1807.00225,
  title  = {Graphene-Silicon-On-Insulator (GSOI) Schottky Diode Photodetectors},
  author = {H. Selvi and E. W. Hill and P. Parkinson and T. J. Echtermeyer},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1807.00225},
  year   = {2020}
}