基于三维 Dirac 半金属 Cd3As2 的超快宽带光电探测器
介观与纳米尺度物理
2017-01-20 v1
摘要
受光通信、互连、成像和遥感等广泛光电与光子应用的驱动，追求在超快响应时间、宽探测波长范围和高灵敏度方面具有极端性能的光电探测的努力从未停止。二维 Dirac 半金属石墨烯凭借其高载流子迁移率和零带隙的线性色散能带结构，展现出具备高运行速度、宽带响应和高效载流子倍增的高性能光电探测器的优异潜力。作为石墨烯的三维类似物，Dirac 半金属 Cd3As2 具备石墨烯作为光敏材料的所有优势，但作为块体材料可能具有更强的与光的相互作用，从而具有更高的响应度，这为在各个方面提升光电探测器性能带来了巨大潜力。在本工作中，我们报道了基于 Cd3As2 的超快宽带光电探测器的实现。在未进行任何特殊器件优化的情况下，原型金属-Cd3As2-金属光电探测器展现出 5.9 mA/W 的响应度以及约 6.9 ps 的响应时间。测量到了从 0.8 eV 到 2.34 eV 的宽带响应，且潜在探测范围可扩展至远红外和太赫兹波段。系统研究表明，光热电效应在光电流产生中起着重要作用，这与石墨烯中的情况类似。我们的结果表明，这类新兴的奇异量子材料可被用于在具有挑战性的中/远红外和太赫兹波段实现高灵敏度和高速（约 145 GHz）的光电探测。
引用
@article{arxiv.1609.00768,
title = {Ultrafast Broadband Photodetectors based on Three-dimensional Dirac Semimetal Cd3As2},
author = {Qinsheng Wang and Cai-Zhen Li and Shaofeng Ge and Jin-Guang Li and Wei Lu and Jiawei Lai and Xuefeng Liu and Junchao Ma and Da-Peng Yu and Zhi-Min Liao and Dong Sun},
journal= {arXiv preprint arXiv:1609.00768},
year = {2017}
}
备注
13 pages, 4 figures