界面诱导的混合石墨烯/砷化镓光电探测器高响应度

摘要： 基于二维（2D）/三维（3D）半导体异质结结构的光电探测器正成为高灵敏度应用的新兴候选器件。这类混合光电探测器的性能与其电流增益机制密切相关，其中载流子循环是最常报道的机制。近期针对二维石墨烯/零维（0D）量子点异质结构，由于量子点费米能级易于调控的特性，研究者提出了费米能级对齐机制。本文基于二维石墨烯/三维砷化镓（GaAs）混合结构，通过对比测量配置提出并验证了一种利用该费米能级对齐过程的界面诱导增益机制。由于砷化镓表面态密度较高，光生空穴易在石墨烯/砷化镓界面处被捕获，该过程可通过能级对齐效应轻易降低界面费米能级及石墨烯中的费米能级。结合石墨烯的高载流子迁移率特性，器件实现了2520的最大电流增益和1321 A W?1的响应度。本研究阐明了界面态在部分二维/三维混合器件增益特性中的作用，其结论对优化器件设计具有重要指导意义。