基于玻璃基波導的石墨烯光電探測器的研究.pdf

1、在集成光電子學的領域中,通過離子交換技術制作的玻璃基光波導具有成本低廉、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結構與石墨烯相結合，利用石墨烯獨特的光電特性，設計并成功制作了基于玻璃基波導的石墨烯光電探測器。該器件的工作原理基于光電導效應，當石墨烯吸

2、收波導中光子的能量后，價帶的電子被激勵到導帶上，產生光生載流子，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產生大小不同的光電流，從而實現(xiàn)光電探測。本文的主要內容如下：
　　本文從玻璃基熱離子交換以及石墨烯的經典理論出發(fā)，計算了Ag+-Na+離子交換的歸一化離子濃度、擴散深度、石墨烯的電導率、介電常數以及載流子濃度等基本物理參數。在此基礎上建立了一個金屬-石墨烯-金屬光電探測器的模型并計算了光電流的值，從理

3、論上分析了基于玻璃波導的石墨烯光探測器的性能。
　　本文設計了兩種不同電極結構的光電探測器，通過實驗對工藝流程進行了探索并詳細闡明了實驗條件下合理的工藝過程參數，為光電探測器的成功制作奠定了基礎并為其他基于玻璃波導的石墨烯光器件的制作提供了相關依據。
　　本文對兩種不同電極結構的光電探測器分別進行了測試。結果表明，在外加偏置電壓為1V的條件下，當入射光的波長在1500-1600 nm范圍內探測器響應度具有良好的穩(wěn)定性和一致性