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可重构的二维/零维p-n型石墨烯/碲化汞纳米晶异质结构用于红外探测
摘要： 纳米晶体是开发低成本红外光电子器件的理想构建单元。在光电晶体管结构中对纳米晶体薄膜施加栅压，通常被认为是通过精确调控半导体内载流子密度来调节信噪比的策略。然而迄今性能提升仍十分有限——采用金属电极时，光电流的栅压依赖性始终跟随暗电流的栅压变化。石墨烯具有三大关键优势：（一）红外透光性支持背面光照；（二）垂直电场穿透性；（三）栅压下的载流子选择性。本研究利用高电容离子玻璃栅极、大面积石墨烯电极及高迁移率碲化汞纳米晶体层，构建了二维/零维红外探测器构型。石墨烯电极与离子玻璃的协同引入，实现了碲化汞纳米晶体与石墨烯电极在电子掺杂（n型）和空穴掺杂（p型）状态间的选择性重构。我们揭示该功能可设计出贯穿器件的二维/零维p-n结，其内建电场能促进电荷分离。实验证明，在此特定构型下，红外探测的信噪比可提升两个数量级并实现光伏工作模式。当前器件探测率达10^9琼斯量级，而仅吸收8%入射光。此外，器件响应时间极快（<10微秒），这与常见二维/零维混合维度异质结构形成鲜明对比——后者虽通过更大光电导增益获得信号，却以更慢响应为代价。
关键词： 门控二极管、红外探测、窄带隙纳米晶体、碲化汞、石墨烯
更新于2025-09-23 15:21:01
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二维HgTe中磁场下的受限电子态：量子点与量子环行为对比
摘要： 我们研究了在垂直磁场作用下，方形和六边形二维（2D）HgTe量子点与量子环中的电子态及光学吸收特性。采用sp3d5s*紧束缚方法并基于最近邻近似对电子结构进行建模。能谱中同时出现了类体态和边缘态。量子环中的类体态在磁场下呈现阿哈罗诺夫-玻姆振荡，而量子点中未发现此类振荡，这归因于两种体系拓扑结构的差异。当磁场变化时，方形量子点中的所有边缘态均表现为由几乎完全平坦能级组成的准能带；而量子环中的部分边缘态会随磁场振荡。但六边形量子点中的边缘态则像量子环中一样呈现局域化特征。所有结构的吸收光谱均由大量吸收线构成，即使线宽很小时这些谱线仍存在显著重叠。红外波段的吸收线源自边缘态之间的跃迁。研究表明，磁场可有效调控HgTe二维量子点与量子环体系的光学吸收特性。
关键词： 碲化汞、量子点、量子环、光学吸收、电子态、紧束缚方法、磁场、阿哈罗诺夫-玻姆振荡
更新于2025-09-12 10:27:22