基于碳纳米管阵列的高响应光电探测器件  

Highly Responsive Photodetectors Based on Carbon Nanotube Arrays

作　　者：张勇[1] 杨扬 章灿然 陶晖 王琦龙[2] 李忠辉[1] ZHANG Yong;YANG Yang;ZHANG Canran;TAO Hui;WANG Qilong;LI Zhonghui(CETC Key Laboratory of Carbon based Electronics,National Key Laboratory of Solid state Microwave Devices and Circuits,Nanjing Electronic Devices Institute,Nanjing,210016,CHN;Southeast University,Nanjing,210096,CHN)

机构地区：[1]中国电科碳基电子重点实验室,固态微波器件与电路全国重点实验室,南京电子器件研究所,南京210016 [2]东南大学,南京210096

出　　处：《固体电子学研究与进展》2024年第2期F0003-F0003,共1页Research & Progress of SSE

摘　　要：纳米管(Carbon nanotube,CNT)具有纳米级特征尺寸、独特的一维能带结构、极大的比表面积和多种排布形态,吸收波长覆盖太赫兹至紫外波段,吸收率高;半导体型单壁碳纳米管拥有直接带隙,禁带宽度随手性不同在0.1 eV至1 eV以上均有分布,可实现室温弹道输运,是构建片上高响应、超宽带、超快可调光电探测器件的新型潜力材料。南京电子器件研究所采用高纯度半导体型碳纳米管阵列材料设计制备了多种红外—光电探测器件,其中叉指型光电探测器件通过缩短电极间距降低渡越时间提高响应速度、构造功函数不同的非对称电极促进光生空穴—电子对分离提高响应度、增加栅控有效调控多数载流子降低暗电流,实现了300 A/W以上的优异响应度,响应时间<30μs。进一步联合东南大学,首次在碳纳米管光电探测器件中引入硅光波导与金属狭缝结构,激发等离激元局域光场增强与耦合,在1550 nm通信波段获得高响应特性,3dB带宽达15GHz。未来通过构建异质结及叠层结构,有望进一步降低暗电流,并开发取向阵列的偏振敏感特性,助力碳基电子学及光电子学的应用发展。

关 键 词：碳纳米管阵列 单壁碳纳米管 多数载流子 光电子学 响应度 渡越时间 叠层结构 等离激元 

分 类 号：TB383.1[一般工业技术—材料科学与工程] TN36[电子电信—物理电子学]