由于光-物質之間較弱的相互作用，標準的化學氣相沉積/剝離單層石墨烯基光電探測器表現(xiàn)出低的光響應性(通常數(shù)量級為mA/W)。然而，外延生長的石墨烯為獲得具有良好光響應性的器件提供了更可行的方法。我們知道，4H-SiC上的EG承載著界面緩沖層(IBL)，它是適用于量子光電器件的電子載流子的來源。這里，利用這些特性展示了一種基于無柵平面EG/4H-SiC的器件，在405~532 nm和632~980 nm激光激發(fā)下，可以分別觀察到正向光響應和負向光響應。該寬帶二元光響應主要來源于IBL/EG界面的能帶排列和EG的高靈敏功函數(shù)。值得注意的是，在1 V外加偏壓下（功率密度為7.96 mW/cm2），器件的光響應在405 nm下大于10 A/W，比CVD/剝離石墨烯的值大3個數(shù)量級，并且高于實際應用所需值。這些結果為基于乙二醇的選擇性光觸發(fā)邏輯器件鋪平了道路，并為寬帶光電探測器打開了一個新的窗口。
Figure 1. 器件的制造和光學特性。(a) EG/4H-SiC的拉曼光譜。(b)原子力顯微鏡圖像顯示了碳化硅襯底上乙二醇的均勻表面形貌。（c）無殘留物器件的制造工藝示意圖。(d)顯示了EG/4H-SiC基器件的共焦顯微圖像。
Figure 2. 基于EG/4H-SiC的器件在(a) 405、(b) 532、(c) 633、(d) 808和(e) 980 nm激光激發(fā)下，于不同功率密度下的絕對光電流對電壓特性，該數(shù)據(jù)從I-V曲線獲得。
Figure 3．(a) EG/4H-SiC基裝置和雙探針光電探測器測量裝置（配帶有IBL）的示意圖。(b)基于EG/4H-SiC的裝置在1 V外加偏壓下（功率密度為7.96 mW/cm2）于不同波長激發(fā)光下的動態(tài)光響應。
Figure 4．(a) 405 nm和(b) 980 nm激發(fā)下的響應時間。(c) 在1 V外加偏壓下（功率密度為7.96 mW/cm2），呈現(xiàn)了波長相關的響應時間(左軸)和恢復時間(左軸)。
該研究工作由臺灣科技大學Po-Da Hong課題組于2021年發(fā)表在Carbon期刊上。原文：Highly sensitive broadband binary photoresponse in gateless epitaxial graphene on 4H-SiC。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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