铋与石墨烯结中的光电流

我们报道了一种利用半金属铋纳米线阵列与石墨烯耦合的室温光电探测器。石墨烯的结构平整性和高电子迁移率为未来几代电子材料展现了巨大潜力。由于光捕获效应，与石墨烯耦合的铋纳米线阵列具有很强的吸收能力。铋作为半金属，补充了石墨烯的无带隙和高迁移率特性。Bi 还具有可与半导体相比拟的长屏蔽长度（4 nm）。拉曼光谱被用来表征石墨烯与 Bi 之间的电荷转移。分析的光谱涵盖可见光（350 nm）至近红外（980 nm）并深入电信波段（1550 nm）。由于界面处的光载流子对的产生与转移，由界面内建场产生的光电流十分强劲，且未牺牲探测光谱。我们观察到在激发频率三个数量级范围内光响应的幂律频率依赖性，这与扩散时间的宽分布相一致。这些关键特性可能使石墨烯与 Bi 的结在探测器和光收集应用中得以应用。