基于石墨烯/砷化镓异质结构的毫米波/太赫兹探测器

摘要

单层石墨烯具有较低的固有光吸收效率,且材料中含有较多的缺陷,导致仅依靠石墨烯本身很难制备高性能的光电器件.通过石墨烯与半导体材料复合形成异质结构的方法可以克服这一瓶颈.本工作中利用石墨烯/砷化镓高迁移率异质晶体管结构制备了毫米波光电探测器,有效地提升了二维电子气特性,大幅度提高了器件在室温条件下的毫米波响应和探测能力.实验证明,400 mV的偏置电压下,该器件在25 GHz波段的获得了20.6 V?W-1响应率,响应时间为9.8μs,噪声等效功率为3.2×10-10 W?Hz-1/2.在太赫兹波0.12 THz下响应率仍然达到了4.6 V?W-1,响应时间为10μs,噪声等效功率为1.4×10-9 W?Hz-1/2.该工作展示了石墨烯/砷化镓异质结构毫米波太赫兹探测器的巨大应用前景.