基于石墨烯的高速度与高增益复合隧穿光电探测器

　　近年来，由高效吸光材料（如量子点、碳纳米管和钙钛矿）和石墨烯形成的复合光电探测器受到广泛的关注。吸光材料中的光生载流子能有效地转移到高迁移率的石墨烯通道中，从而实现超高光响应增益。然而，由于吸光材料与石墨烯界面处存在大量陷阱态，这种光电探测器的响应速度通常较慢，制约了其在高频场景下的应用。

　　最近，香港中文大学的研究人员通过在石墨烯/硅复合光电探测器中插入化学气相沉积法生长的大面积、高质量单层二硫化钼（MoS2）薄膜，可以同时实现超快的响应时间（17 ns）和超高的响应度（3×104 A/W）。在光照下，硅中的光生载流子通过量子隧穿效应穿过MoS2势垒到达石墨烯通道，同时表面无悬挂键的二维MoS2能够有效地钝化界面、减少陷阱态。此光电探测器与无MoS2隧穿层的器件相比响应速度提高了3个数量级。这种加入界面隧穿/钝化层的思路也可以拓展到其他类似的器件结构中，并有望用来提高包含其他吸光材料的石墨烯复合光电探测器的性能。

　　本工作近期发表在npj 2D Materials and Applications 上。通讯作者为香港中文大学的许建斌教授和李昕明博士，第一作者为博士研究生陶立。