近日，重慶研究院微納制造與系統集成研究中心與香港中文大學(xué)、電子科技大學(xué)和重慶理工大學(xué)合作，在基于硅表面的三維石墨烯原位生長(cháng)技術(shù)上，取得高性能異質(zhì)結光電探測器方面的研究進(jìn)展，相關(guān)內容以“High-performance Schottky heterojunction photodetector with directly grown graphenenanowalls as electrodes”為題發(fā)表在《Nanoscale》期刊上。

　　利用石墨烯作為電極的肖特基結光電探測器具有暗電流低、響應速度快和正面入射等優(yōu)勢。然而，二維石墨烯薄膜無(wú)法在硅基襯底實(shí)現原位生長(cháng)，石墨烯電極的形成需要采用基于有機支撐材料的濕法或者干法轉移工藝，而轉移工藝不可避免的有機殘留會(huì )造成石墨烯-硅異質(zhì)結結界面的污染，降低肖特基勢壘質(zhì)量，從而影響光電探測器的光電響應；此外，二維石墨烯薄膜生長(cháng)所需的金屬催化劑在轉移過(guò)程的殘留也會(huì )對器件質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。三維石墨烯墻是由縱向生長(cháng)的多層石墨烯形成的網(wǎng)格互連結構，保留了石墨烯薄膜拉曼特征峰；同時(shí)，三維石墨烯無(wú)需金屬催化，可在硅襯底實(shí)現原位生長(cháng)，避免金屬催化劑和轉移過(guò)程有機殘留污染。

　　該研究利用三維石墨烯墻原位生長(cháng)實(shí)現的超潔凈硅-石墨烯界面，實(shí)現了高性能的光電探測器。實(shí)驗得到肖特基結理想因子小于1.2，探測器的開(kāi)關(guān)比達到2×107，響應度大于0.57A/W，響應時(shí)間小于25ms，3dB截止頻率大于8.5kHz，測試和計算的比探測率分別達到5.88×1013 cm Hz1/2/W 和2.27×1014 cm Hz1/2/W。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、重慶市基礎與前沿研究計劃重點(diǎn)項目等經(jīng)費支持。（魏大鵬、申鈞供稿）

　　

　　石墨烯納米墻及其光探測器結構圖和光探測器低噪聲電流示意圖