集成和操縱范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)的納米光電特性，可以為光電檢測(cè)和傳感提供前所未有的平臺(tái)。紅外光電探測(cè)器的主要挑戰(zhàn)是如何將光聚集到一個(gè)小的納米活性區(qū)域中，并有效地將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。在這里，我們通過(guò)將等離激元天線與六角形BN中的雙曲聲子-極化子有效耦合，將中紅外光高度集中到石墨烯pn結(jié)中，克服了這些挑戰(zhàn)。我們通過(guò)器件的幾何形狀來(lái)平衡石墨烯的吸收，導(dǎo)電和導(dǎo)熱之間的相互作用。這種方法產(chǎn)生了卓越的設(shè)備性能，其中包括室溫高靈敏度和17納秒的快速上升時(shí)間(設(shè)置受限)，因此實(shí)現(xiàn)了目前最先進(jìn)的石墨烯和商用中紅外探測(cè)器所沒(méi)有的組合。我們還開(kāi)發(fā)了一個(gè)多物理場(chǎng)模型，該模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示出很好的定量一致性，并揭示了對(duì)我們光響應(yīng)的不同貢獻(xiàn)，從而為進(jìn)一步改進(jìn)這些類(lèi)型的光電探測(cè)器（甚至超出了中紅外范圍）鋪平了道路。
Fig. 1 裝置原理圖和工作原理。
Fig. 2 光電流的產(chǎn)生和光譜光響應(yīng)。
Fig. 3增強(qiáng)吸收光譜。
Fig. 4模擬的響應(yīng)度和NEP與天線和H形門(mén)的幾何形狀的相關(guān)性。
Fig. 5 光檢測(cè)速度和功率依賴(lài)性。
相關(guān)研究成果于2020年由巴塞羅那科技學(xué)院Frank H. L. Koppens課題組，發(fā)表在Nature Communications (https://doi.org/10.1038/s41467-020-18544-z)上。原文：Plasmonic antenna coupling to hyperbolic phonon-polaritons for sensitive and fast mid-infrared photodetection with graphene。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)：
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