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通过交错肖特基区与栅控区实现高响应度与量子效率的石墨烯/硅光电二极管

DOI：10.1021/acsphotonics.8b00951 期刊：ACS Photonics 出版年份：2018 更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要： 过去几年，石墨烯/硅（G/Si）异质结构因其在光电二极管、光电探测器和太阳能电池等应用中的潜力而备受关注，研究重点日益聚焦于效率和性能提升。本研究探索了一种采用叉指肖特基与石墨烯/绝缘体/硅（GIS）复合结构的特定接触图案方案，通过实验验证了高灵敏度G/Si光电二极管的可行性。该设计方案在380至930纳米波长范围内实现了超过80%的外量子效率（EQE），其中850纳米处达到最大值98%，此时响应度峰值达635 mA/W，性能超越传统硅p-n结光电二极管。这种高效性源于二极管GIS区域对硅中光生载流子的高效收集机制。实验数据得到了二极管数值模拟的有力支撑?；谡庑┓⑾?，本研究提出了G/Si光电二极管"真实"有效面积的定义，这可能为基于G/Si的光电器件标准化提供参考依据。
作者： Sarah Riazimehr，Satender Kataria，Jose M. Gonzales-Medina，Mehrdad Shaygan，Stephan Suckow，Francisco G Ruiz，Olof Engstr?m，Andres Godoy，Max C. Lemme
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

展示具有特定接触图案方案的高灵敏度G/Si光电二极管，该方案涉及叉指式肖特基与石墨烯/绝缘体/硅（GIS）结构，实现高外量子效率（EQE）和响应度。

研究成果

G/Si光电二极管采用交错式设计，显著提升了光电流的产生与收集效率，实现了最高98%的外量子效率和635 mA/W的响应度。该研究提出了G/Si光电二极管中"真实"有效面积的定义，为这类器件的标准化提供了依据。

研究不足

该研究承认由于石墨烯转移和界面质量问题导致的肖特基势垒高度存在差异性。器件的性能可能受到化学掺杂稳定性和界面氧化层存在的影响。

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