基于玻璃基波導(dǎo)的石墨烯光電探測器的研究.pdf

1、在集成光電子學(xué)的領(lǐng)域中,通過離子交換技術(shù)制作的玻璃基光波導(dǎo)具有成本低廉、波長不敏感、環(huán)境穩(wěn)定性好、易于在系統(tǒng)中集成等優(yōu)勢，適合于大批量生產(chǎn)光無源及有源器件。石墨烯作為一種新興的二維材料，具有優(yōu)異的光電特性，在理論和光電器件方面的研究也已取得了豐碩的成果。
　　本文的研究工作主要集中于將玻璃基波導(dǎo)結(jié)構(gòu)與石墨烯相結(jié)合，利用石墨烯獨(dú)特的光電特性，設(shè)計(jì)并成功制作了基于玻璃基波導(dǎo)的石墨烯光電探測器。該器件的工作原理基于光電導(dǎo)效應(yīng)，當(dāng)石墨烯吸

2、收波導(dǎo)中光子的能量后，價(jià)帶的電子被激勵(lì)到導(dǎo)帶上，產(chǎn)生光生載流子，從而使石墨烯的電阻減小，器件的光電流增大。不同功率的光入射到器件上會(huì)產(chǎn)生大小不同的光電流，從而實(shí)現(xiàn)光電探測。本文的主要內(nèi)容如下：
　　本文從玻璃基熱離子交換以及石墨烯的經(jīng)典理論出發(fā)，計(jì)算了Ag+-Na+離子交換的歸一化離子濃度、擴(kuò)散深度、石墨烯的電導(dǎo)率、介電常數(shù)以及載流子濃度等基本物理參數(shù)。在此基礎(chǔ)上建立了一個(gè)金屬-石墨烯-金屬光電探測器的模型并計(jì)算了光電流的值，從理

3、論上分析了基于玻璃波導(dǎo)的石墨烯光探測器的性能。
　　本文設(shè)計(jì)了兩種不同電極結(jié)構(gòu)的光電探測器，通過實(shí)驗(yàn)對工藝流程進(jìn)行了探索并詳細(xì)闡明了實(shí)驗(yàn)條件下合理的工藝過程參數(shù)，為光電探測器的成功制作奠定了基礎(chǔ)并為其他基于玻璃波導(dǎo)的石墨烯光器件的制作提供了相關(guān)依據(jù)。
　　本文對兩種不同電極結(jié)構(gòu)的光電探測器分別進(jìn)行了測試。結(jié)果表明，在外加偏置電壓為1V的條件下，當(dāng)入射光的波長在1500-1600 nm范圍內(nèi)探測器響應(yīng)度具有良好的穩(wěn)定性和一致性