基于高載流子遷移率的還原氧化石墨烯（RGO）的寬帶（UV–vis–NIR）光電探測器（PD）有潛力擴(kuò)大光學(xué)器件的應(yīng)用。在本報(bào)告中，通過簡單的旋涂方法制備了新的p–p Se/RGO異質(zhì)結(jié)，該異質(zhì)結(jié)與RGO納米片和高度結(jié)晶的p型硒微管（Se-MT）相結(jié)合。最大長度為3mm的Se-MT有利于以低成本沉積電極。RGO層的帶隙由低溫退火的氧化石墨烯（GO）納米片控制。Se/RGO PD和Se/GO PD都表現(xiàn)出自供電特性，在寬的UV–NIR波長范圍（280–1000 nm）內(nèi)具有良好的響應(yīng)性、檢測率和開/關(guān)比。與純Se-MT PD（11.8 mA W
–1和1.09×10
9 jones）相比，Se/RGO PD的響應(yīng)度（168.1 mA W
–2）和比探測率（1.48×10
11 jones）分別提高了14倍和135倍，尤其是在沒有施加偏壓的368 nm處。Se/RGO PD的開/關(guān)比為1049，每個(gè)周期的快速響應(yīng)速度為18μs/4.76ms。值得注意的是，Se/RGO PD和Se/GO PD在1000 nm照射下的響應(yīng)度分別為19.5和12.1 mA W
–1，分別是Se-MT PD（0.05 mA W
–2）的390和242倍。由于RGO層的光學(xué)吸收增強(qiáng)，帶隙對準(zhǔn)改善，從而在Se/RGO異質(zhì)結(jié)處提供高內(nèi)建場，最終成功分離電荷載流子，因此在UV–NIR波長范圍內(nèi)已經(jīng)證明了出色的自供電操作。這一發(fā)現(xiàn)為具有獨(dú)立檢測功能的高性能寬帶設(shè)備顯示了巨大的前景。
圖1. Se/GO、Se/RGO異質(zhì)結(jié)光電探測器的制備工藝。
圖2. （a）側(cè)視圖下的Se-MT和（b）高放大率下的SEM圖像；（a）的插圖照片是單個(gè)超長Se-MT。（c）Se-MT的截面SEM圖像。SEM圖像（d–f）Se/GO和（g–i）Se/RGO。
圖3. （a）Se/GO和（b）Se/RGO的EDS圖譜。Se-MT、Se/GO、Se/RGO、GO和RGO的XRD圖譜（c）、UV–vis–IR吸收光譜（d）和拉曼光譜（e）。
圖4. Se/RGO的I–V特性曲線（a）和（b）Se/GO。Se/RGO（c）和Se/GO（d）在零偏壓下不同波長的I–t曲線。Se/RGO（e）和Se/GO（f）在0V偏壓下的單脈沖響應(yīng)周期隨上升和衰減時(shí)間的變化。
圖5. 在368 nm（0.52 mW cm
–2）下，0 V偏壓下不同強(qiáng)度的Se/RGO PD（a）和Se/GO PD（c）的I–t曲線，對應(yīng)的冪律擬合圖（b）和（d）。
圖6.（a） Se-MT-PD在0.2V偏壓下的響應(yīng)性和比探測率（b），以及Se/RGO和Se/GO PD在零偏壓下的反應(yīng)性和比檢測率（b）。接觸前（c）Se/RGO PD和（d）Se/GO PD的能帶圖。（e）Se/RGO PD和（f）Se/GO PD在光照下的能帶示意圖。
相關(guān)研究成果由江南大學(xué)Yanfeng Jiang等人2024年發(fā)表在ACS Applied Nano Materials (鏈接：https://doi.org/10.1021/acsanm.3c05878)上。原文：Reduced Graphene Oxide/Se Microtube p–p Heterojunction for Self-Powered UV–NIR Broadband Photodetectors
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
