石墨烯与黑磷、砷层的异质结构使新型红外探测器成为可能

时间:2020-04-15 23:37 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

石墨烯与黑磷、砷层的异质结构使新型红外探测器成为可能

来自日本和美国的MIPT科学家和他们的同事计算了由石墨烯层和黑磷、黑砷组成的光电探测器的参数。这些传感器能够探测到能量低于没有石墨烯的组成层的带隙的辐射。为了增加它们对所需波长的敏感度,对它们进行修改也很容易。这种传感器可以取代远红外和太赫兹辐射探测器。研究结果发表在《光学快报》杂志上。

新的传感器将使许多科学技术领域受益。远红外波段对于家庭应用和基础科学都是重要的。这些波是由宇宙尘埃发出的,宇宙尘埃的研究揭示了星系的演化。红外光传感器用于夜视设备、遥控器、寻的导弹和心跳传感器。太赫兹辐射提供了一种比x射线行李扫描仪更安全的选择。

这里的研究人员考虑了基于石墨烯单层的远红外带间光电探测器。石墨烯被不同比例的黑磷和黑砷层所包围。通过改变这些物质的比例,可以改变光电探测器的工作范围。黑磷和砷中电子无法获得的能量是不同的。探测器的工作原理是在石墨烯的两个能带之间发生转变后,记录一个电子或空穴进入黑磷或砷的传导带。然而,温度效应会导致红外线和太赫兹传感器在没有辐射的情况下,即使在黑暗中也能探测到信号。研究中检测到的分层结构的暗电流比现在使用的暗电流要低得多。

“我们计算了基于石墨烯单层的远红外探测光敏元件的参数。这种装置几乎可以取代目前使用的任何远红外和太赫兹辐射传感器。即使在低强度辐射下,暗电流的降低和高光敏性也能显著提高信噪比。通过施加一个仔细校准的电压,探测器的工作范围可以改变,而不影响信号接收质量。这种传感器可以提高红外望远镜的性能。根据计算,在高温下,这些探测器将比现在使用的探测器产生更清晰的信号。

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