基于石墨烯光热电效应的高灵敏度室温太赫兹探测
介观与纳米尺度物理
2015-06-15 v4
摘要
太赫兹 (THz) 辐射在安防到医疗等领域均有应用；然而，高灵敏度的室温太赫兹探测 notoriously 困难。石墨烯中的热电子光热电效应是一种颇具前景的探测机制：由于强烈的电子 - 电子相互作用，光激发载流子迅速热化，但向晶格耗散能量的速度较慢。电子温度梯度驱动电子扩散，而由局部栅极或不同接触金属引起的不对称性通过热电效应产生净电流。在此，我们展示了一种石墨烯热电太赫兹光电探测器，其在室温下的灵敏度超过 10 V/W（参考入射功率）至 700 V/W（参考吸收功率），噪声等效功率小于 1100 pW/Hz^1/2（参考入射功率）至 20 pW/Hz^1/2（参考吸收功率）。这意味着对于最佳耦合器件，其性能可与最佳的室温太赫兹探测器相媲美，而时间分辨测量表明我们的石墨烯探测器比它们快八到九个数量级。一个包含接触不对称性（电阻、功函数和费米能级钉扎）的简单响应模型复现了数据的定性特征，并表明灵敏度有望提高数个数量级。
引用
@article{arxiv.1305.3297,
title = {Sensitive Room-Temperature Terahertz Detection via Photothermoelectric Effect in Graphene},
author = {Xinghan Cai and Andrei B. Sushkov and Ryan J. Suess and Mohammad M. Jadidi and Greg S. Jenkins and Luke O. Nyakiti and Rachael L. Myers-Ward and Shanshan Li and Jun Yan and D. Kurt Gaskill and Thomas E. Murphy and H. Dennis Drew and Michael S. Fuhrer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1305.3297},
year = {2015}
}
备注
Published 07 September 2014 in Nature Nanotechnology