石墨烯光電探測器的功能化研究.pdf

1、石墨烯是一種零帶隙半導體材料，具有超寬光譜吸收、超高的載流子遷移率等性能，使其在超快光電探測領域有很好的應用前景。然而，作為光電探測器的光敏材料，石墨烯有兩個本征的不足，一是對光的吸收少，僅為2.3％，進而石墨烯基光電探測器的外量子效率很低;二是石墨烯光生激子壽命超短，即光生電子-空穴對產(chǎn)生后迅速復合，造成無法有效抽取進而形成光電流。因此，對石墨烯光電探測器的功能化是十分必要的，即在現(xiàn)有的基礎上，對器件的光吸收率或激子壽命進行提升，進而

2、提升石墨烯基探測器的光探測性能。
　　本文采用硫化鉛量子點層層旋涂法功能化石墨烯探測器，并制備成高響應度、寬光譜的光電探測器。首先研究了石墨烯的轉移和機械剝離技術，將化學氣相沉積法生長的銅基石墨烯轉移至硅襯底并成功機械剝離出單層石墨烯。然后將轉移的石墨烯和機械剝離石墨烯經(jīng)過光刻、刻蝕等半導體工藝制備成場效應晶體管結構光電探測器，其中石墨烯為溝道材料。通過調變量子點外包覆的配體種類和旋涂層數(shù)，對器件進行功能化并測試器件光電性能，研究

3、了配體和量子點的電荷轉移機制。最后探索了石墨烯在成像領域的應用，制備了像元為128×1的線陣感光器件，使器件的像元間距和尺寸均符合目前實際的封裝和流片測試要求，每個像元均為石墨烯-量子點復合光電探測器，并通過光電測試表征線陣器件的均勻性和穩(wěn)定性較好。
　　本文采用的量子點功能化石墨烯的方法操作簡單，條件溫和，在室溫和大氣中即可進行，并且可以大規(guī)模制備。采用該方法制備的光電探測器具有響應度較高、光譜響應范圍寬、響應速度快等優(yōu)點，證實