Controle dinâmico de fotorresposta de alto alcance em um fotodetector de nanoribão de grafeno

Resumo

O grafeno tem demonstrado ser um material promissor para dispositivos optoeletrônicos e fotodetecção devido à sua absorção óptica de banda ultra larga e alta mobilidade de portadores. No entanto, sua integração com sistemas optoeletrônicos tem sido limitada pelo zero-bandgap e pela falta de um mecanismo de ganho. Aqui, demonstramos um novo fotodetector baseado nas nanofitas de grafeno (GRNs) com um bandgap considerável. Utilizando carga de aprisionamento na interface entre SiO ₂ e silício dopado com luz, um ganho ultra-alto de 22.400 foi obtido. Nossos dispositivos mostram uma fotorresponsividade aprimorada (~ 800 AW ⁻¹ ) enquanto a velocidade de resposta ainda é rápida (até 10 μs). Esta fotorresponsividade é cerca de duas ordens de magnitude maior em comparação com a de um fotodetector anterior à base de grafeno. O fotodetector exibe uma capacidade de ajuste de ampla faixa por meio da polarização da fonte-dreno e da tensão de porta traseira. Nosso trabalho aborda os principais desafios para os fotodetectores e potencialmente fornece o caminho desejado para a aplicação prática de fotodetectores de grafeno que podem ser manipulados externamente por um campo elétrico com velocidade de resposta rápida e alta sensibilidade.

Introdução

O grafeno, um material bidimensional (2D) em camadas, desempenha um papel importante em muitos campos, incluindo eletrodiálise [1], baterias [2], nanofiltração [3], catálise [4], interferência eletromagnética [5] e optoeletrônica. Significativamente, o grafeno atraiu muita atenção devido às suas novas propriedades optoeletrônicas [6,7,8,9], como alta mobilidade da portadora [10, 11], intervalo de banda zero [12,13,14] e nível de Fermi ajustável [ 15]. Portanto, o grafeno tem sido considerado um material atraente para aplicações optoeletrônicas [16,17,18]. No entanto, a baixa absorção (~ 2,3%) do grafeno monocamada resultante de sua espessura fina ainda é um desafio crítico [19]. Por outro lado, sua característica de bandgap zero limita severamente as aplicações optoeletrônicas, o que causa um curto tempo de vida da portadora foto-gerada (~ ps) e resulta na rápida recombinação elétron-buraco [20, 21]. Como consequência, a melhoria adicional da responsividade do fotodetector de grafeno puro permanece um desafio, e é de considerável significância separar os elétrons e lacunas para gerar uma fotocorrente eficiente.

Para superar esses desafios, várias técnicas foram exploradas e a fotorresposta de fotodetectores com base em grafeno foi aprimorada de acordo. O efeito fotogante [22], que geralmente é observado em fotodetectores baseados em materiais de baixa dimensão e suas estruturas híbridas, desempenha um papel essencial no alto desempenho dos fotodetectores. Fotodetectores baseados em MoTe ₂ [23] e MoS ₂ [24] usando o efeito fotogante foram relatados, e fotodetectores com excelente desempenho baseados em grafeno utilizando o efeito fotogante também foram alcançados. Foi demonstrado que a combinação de pontos quânticos de grafeno e PbS foi uma forma eficaz de aumentar a absorção de luz e obter um ganho ultra-alto em um fotodetector de grafeno [25]. Além disso, a recombinação de elétrons e lacunas também pode ser minimizada em um fotodetector baseado em heteroestruturas, como o grafeno-Ta ₂ O ₅ -grafeno [26], onde os pares elétron-buraco fotoinduzidos foram separados via efeitos de tunelamento quântico, levando ao grande aumento da fotorresposta e do ganho. O tempo de resposta de tal fotodetector de estrutura híbrida foi seriamente aumentado, resultando do longo tempo de captura dos portadores nos pontos quânticos de PbS ou no Ta ₂ O ₅ barreira do túnel. Assim, é altamente exigido que o fotodetector à base de grafeno alcance excelentes desempenhos em responsividade, tempo de resposta e resposta espectral.

Aqui, propomos um fotodetector baseado em nanofitas de grafeno de 20 nm de largura e demonstramos sua fotorresposta (até 800 AW ⁻¹ ) e velocidade de resposta rápida (~ 10 μs). Esse alto desempenho é atribuído principalmente ao grande intervalo de banda nos GNRs, potencializado pelo efeito de fotogating no silício / óxido de silício (Si / SiO ₂ ) interface. O mecanismo físico do detector foi explicado pelos diagramas de banda de energia. Além disso, o fotodetector baseado em GNRs pode ser ajustado por fonte-dreno e voltagem back-gate. O alto desempenho observado abre caminho para o desenvolvimento de fotodetectores de grafeno ultrarrápidos e de alta responsividade.

Métodos Experimentais

A folha de grafeno foi esfoliada em um substrato de Si (coberto com 300 nm SiO ₂ ) do volume de grafite (grau ZYA, SPI Supplies) pela técnica de clivagem micromecânica de fita 3M. Nanofitas de grafeno com largura de 20 nm foram fabricadas usando corrosão de íons reativos (RIE, PE-3A) e litografia por feixe de elétrons (EBL, Raith BV EBPG5150). Depois disso, o grafeno monocamada e a nanofita de grafeno no SiO ₂ dielétricos foram caracterizados por um microscópio óptico e espectroscopia Raman (WITec Alpha 300R). Fotolitografia padrão e evaporação de feixe eletrônico de Ti / Au (20 nm / 80 nm) foram usados para criar os eletrodos de fonte e dreno. Oito dispositivos (16 GNRs) foram fabricados, sendo que 5 deles possuem excelente desempenho. Todas as medições foram realizadas por meio de um sistema caseiro composto por uma fonte de luz laser, um chopper óptico, um estágio de 4 sondas e um analisador de parâmetros semicondutores. Um substrato de silício menos dopado (tipo P 10–20 Ω cm) foi usado para realçar o efeito fotogating. Um Ti:laser visível de safira em um comprimento de onda de cerca de 632 nm foi empregado para gerar pulsos de laser dentro de uma área de 6,25 mm ² à temperatura ambiente. A frequência da luz incidente foi modulada com um chopper óptico na faixa de 5 Hz a 50.000 Hz. Além disso, a potência do laser incidente pode ser ajustada de 0,34 mW a 5 mW. Os dados mostrados nas figuras, incluindo a corrente (Figs. 1c, d, 2a – d, 3a, b, 4a – d e 5a, b), foram obtidos de um analisador de parâmetro de semicondutor (Agilent, B1500A) com ou sem iluminação . Todas as medições de fotorresposta foram realizadas em condições ambientais.

a Uma ilustração esquemática do fotodetector GRN. É semelhante ao dispositivo FET composto pela fonte e pelo eletrodo de drenagem no Si / SiO ₂ substrato com um wafer de Si levemente dopado atuando como uma porta traseira. A luz incidente foi modulada por um chopper óptico de frequência variável. b Imagem SEM do dispositivo fotodetector GRN. c Características da tensão de corrente (I-V) do dispositivo GRN sob diferentes tensões de back-gate. Detalhe:características I-V do dispositivo sob escuro (linha vermelha) ou iluminação com uma frequência de 10 Hz (linha azul). d A corrente fonte-dreno versus a polarização da tensão back-gate do fotodetector GNR à temperatura ambiente. Detalhe:diagrama esquemático da estrutura da banda GNR

a Medições de fotocorrente dependentes do tempo do dispositivo sem a polarização da voltagem de back-gate e fonte-dreno sob modulação de luz on-off (632 nm) em temperatura ambiente. A fotocorrente dependente do tempo foi medida sob iluminação a laser com uma frequência de 40 Hz ( b ), 400 Hz ( c ) e 5000 Hz ( d ) e Diagrama esquemático do fotodetector GNR. f Diagrama de energia da interface entre Si e SiO ₂ com iluminação de luz. E _C , E _V , E _fs , e E _VAC são a banda de condução, a banda de valência, o nível de Fermi e o nível de vácuo, respectivamente. E _f e E _f 'São o nível de Fermi antes e depois da injeção do elétron no canal GNR. E _g 'É o bandgap dos GNRs. Dois processos são ilustrados:(I) transição eletrônica da banda de valor para a banda de condução sob iluminação em Si e SiO ₂; (II) transferência de buraco de SiO ₂ para Si e portadores excitados por fótons derivaram através do campo embutido

a Dependência da fotocorrente na tensão fonte-dreno polarizada. Medições de fotocorrente, corrente de fundo e corrente de fotorresposta do fotodetector GRN com polarização da tensão back-gate. A diminuição da fotocorrente com o aumento da tensão fonte-dreno polarizada contribuiu para a melhoria da eficiência de separação de pares elétron-buraco foto-gerados. b Dependência da fotocorrente na tensão de porta traseira. A dependência da tensão de porta traseira polarizada das características da fotocorrente em relação à tensão fonte-dreno polarizada. Os resultados indicam que a fotocorrente pode ser modulada via polarização da tensão fonte-dreno e tensão de porta

Dependência da fotorresponsividade da tensão fonte-dreno polarizada e da tensão da porta. a e b revelar a dependência de tensão fonte-dreno de fotorresponsividade e ganho, respectivamente, c e d mostram a dependência da tensão de porta traseira de fotorresponsividade e ganho, respectivamente

a As medições de fotocorrente dependente do tempo sob as diferentes potências da luz incidente. b A dependência de energia das propriedades da fotocorrente. Os resultados indicam que o fotodetector GRN possuía uma propriedade de alta fotossensibilidade alcançando detecção de potência óptica de entrada de nível mW

Resultados e discussão

Espera-se que os GNRs sejam um portador ideal para fotodetecção. O fotodetector GNR que fabricamos era composto pelos eletrodos de origem e de drenagem em um Si / SiO ₂ substrato com uma pastilha de silício levemente dopada atuando como uma porta traseira, como mostrado esquematicamente na Fig. 1a. Para garantir a alta mobilidade e obter um bandgap grande o suficiente simultaneamente, a largura das nanofitas de grafeno foi escolhida para ser de 20 nm moderado. A estrutura completa dos GNRs é mostrada na imagem do microscópio eletrônico de varredura (Fig. 1b), e o comprimento das nanofitas de grafeno foi de 2 μm. Diferente dos fotodetectores convencionais, o Si levemente dopado foi adotado como substrato pelo motivo de seu tempo de vida de portador ser muito maior do que no Si fortemente dopado [27].

A caracterização elétrica foi realizada repetidamente e o conseqüente I- V _{S - D} relação é traçada na Fig. 1c. As curvas sob diferentes tensões back-gate na faixa de - 10 V a 10 V são não lineares e assimétricas, indicando a existência de campo elétrico interno, que pode ser decorrente de defeitos induzidos pela fabricação ou da barreira de Schottky nos contatos dos eletrodos . O campo elétrico interno teve um efeito não desprezível na fotocorrente do fotodetector GNR, que será ilustrado posteriormente. A inserção é a comparação das características I-V do dispositivo no escuro e na iluminação (aplicando um pulso de laser com uma frequência de 10 Hz), manifestando a sensível sintonização de comutação óptica. Obviamente, a curva I-V mudou conforme o V _G variado. Para descobrir o efeito de V _G nas características de transporte de carga do canal GNR, as características de transferência no estado escuro foram registradas à temperatura ambiente, conforme mostrado na Fig. 1d. O medido eu _D - V _G curva em V _SD =10 mV demonstrou que nosso dispositivo exibia um comportamento típico do fotodetector à base de grafeno, e os GNRs agiam como um canal do tipo p com um deslocamento de 20 V.

Para sistemas optoeletrônicos típicos, a velocidade de resposta (caracterizada pelo tempo total necessário para a saída aumentar (cair) de 10 (90)% a 90 (10)% do pico de pulso) de um fotodetector determina a velocidade de operação e capacidade de informação do sistema de fotodetecção. Para investigar o tempo de resposta final do dispositivo fabricado, o sinal óptico de entrada com diferentes frequências de pulso de 40 Hz, 400 Hz e 50.000 Hz foi aplicado. A Fig. 2b-d mostra as fotocorrentes totais resolvidas no tempo correspondentes, que refletem intuitivamente que o fotodetector fabricado pode ser ligado e desligado com eficiência com excelente repetibilidade. Além disso, quando a frequência do laser foi ajustada para 50.000 Hz, o tempo de subida foi medido em 10 μs. Acreditamos que se espera que nosso dispositivo opere em frequências mais altas acima de 50.000 Hz, e o valor exato da velocidade de resposta não está claro devido à limitação do equipamento de medição. Foi notado que o fotodetector GNR roda muito mais rápido do que a maioria dos fotodetectores baseados em grafeno e outros TMDs 2D [28,29,30,31]. Acredita-se que a rápida comutação da fotocorrente pode ser atribuída à ultra-alta mobilidade de portadores dos GNRs de tal largura e ao forte campo elétrico externo.

Além da velocidade de resposta rápida, alta responsividade e ganho aprimorado são indispensáveis para a aplicação do fotodetector. Portanto, através da aplicação de luz em todo o dispositivo em temperatura ambiente, estudamos ainda mais a fotorresposta do fotodetector GNR sem polarização fonte-dreno e voltagem back-gate. A Figura 2a apresenta as medições de fotocorrente dependentes do tempo do dispositivo na ausência da tensão polarizada sob modulação de luz on-off. A fotocorrente observada foi 275 nA ( I _iluminação =293 nA, eu _escuro =18 nA) sob iluminação, o que indicou uma alta fotorresponsividade de R =17.2 AW ⁻¹ e um alto ganho de G =1465 também, calculado por meio das duas equações a seguir:
$$ R =\ frac {I_P} {\ frac {S_G} {S_L} \ cdotp P} $$ (1) $$ G =\ frac {I_P / e} {\ left (\ frac {S_G} {S_L} \ cdotp P \ cdotp 2.3 \% \ right) / h \ nu} \ left (\ nu =\ frac {c} {\ lambda_ {in}} \ right) $$ (2)
onde eu _P (275 nA) é a fotocorrente, enquanto S _L (6,25 mm ² ) e S _G (2 μm × 10 μm) são a área real do laser e do GNR, respectivamente, e P (5 mW) é a potência do laser incidente com um comprimento de onda de λ _em (532 nm). É essencial explorar o mecanismo de geração de fotocorrente dos fotodetectores GNR para esclarecer o alto desempenho de nossos dispositivos. Para fotodetectores baseados em materiais bidimensionais, existem principalmente dois mecanismos de geração de fotocorrente:o efeito fotocondutor (PC) e o efeito fotovoltaico (PV) [32].

Sem aplicar um viés fonte-dreno, o PV foi responsável pela geração da fotocorrente, pois os dois campos elétricos embutidos foram formados entre os GNRs e os eletrodos. Os dois campos elétricos não eram da mesma magnitude devido a defeitos formados no processo de fabricação. Quando a luz atingiu a região da interface Au-GNRs, os pares elétron-buraco foto-gerados foram gerados e posteriormente separados pelos campos embutidos, o que fez uma contribuição significativa para a geração de fotocorrente. Sob um viés fonte-dreno, no entanto, os dois campos elétricos embutidos na interface Au-GNRs desempenharam um papel pequeno na geração de fotocorrente. Portanto, o PC desempenhou o papel mais crucial na geração da fotocorrente no caso de aplicação de uma polarização fonte-dreno. Após absorver os fótons, o canal GNR gerou mais portadores livres, reduzindo a resistência dos canais portadores. Portanto, uma fotocorrente significativa I _P =\ (\ frac {V_ {OC}} {R_G} \) ( V _OC representa a tensão de circuito aberto e R _G é a resistência total do canal formado pelas 16 nanofitas de grafeno) foi observada.

Como pode ser visto na Fig. 2a-d, um μA Foi observada fotocorrente de nível -nível, o que pode ser devido à contribuição de três aspectos. Um deles foi que a taxa de recombinação do par elétron-buraco foi reduzida resultante do bandgap nos GNRs. A outra era que os elétrons fotogerados eram capturados durante a transição da banda de valência para a banda de condução pelos estados midgap [33] induzidos pelos defeitos de borda dos GNRs. Portanto, antes que os buracos e os elétrons presos se recombinassem, os buracos poderiam circular entre os eletrodos dreno-fonte para formar a fotocorrente, obtendo um alto ganho. O terceiro aspecto foi que o acúmulo de elétrons no SiO ₂ A interface / Si era equivalente à aplicação de um campo elétrico vertical e, portanto, a condutância do canal era bastante aprimorada. Além disso, na Fig. 2a-d, a fotocorrente obtida teve pouca dependência da frequência da luz incidente modulada por um chopper óptico, que é semelhante ao MoS relatado ₂ fotodetector [24]. O efeito fotocondutor desempenhou o papel principal na geração de fotocorrente do fotodetector GNR quando a frequência da luz foi regulada pelo chopper. Porém, quando o dispositivo fosse exposto à luz (0 Hz), o efeito fotogante seria significativo no processo de geração de portadores, levando ao aprisionamento e recombinação dentro dos semicondutores.

O processo físico detalhado do terceiro aspecto discutido acima foi demonstrado na Fig. 2e, f. Para atingir um estado de equilíbrio no escuro, os elétrons se difundiriam de SiO ₂ ao Si devido à diferença dos níveis de Fermi entre os dois materiais, o que levou à curvatura da banda de energia no Si / SiO ₂ interface. Como resultado, um forte campo elétrico embutido (E) foi formado na região de depleção, que separou de forma eficiente os pares elétron-buraco fotogerados com os elétrons movendo-se para a interface entre Si e SiO ₂ enquanto os buracos se transferem para a região interior do Si. Os elétrons então se acumularam no SiO ₂ / Si interface, e esses elétrons presos aplicaram uma tensão vertical negativa adicional aos GNRs, onde a presença desses elétrons aumentou a concentração do buraco e baixou o nível de Fermi do canal GNR de acordo.

Embora o dispositivo exiba alto desempenho, é importante buscar várias abordagens eficazes para aumentar significativamente a fotocorrente e a capacidade de resposta do dispositivo. Em seguida, os efeitos da polarização fonte-dreno e da tensão de porta na fotocorrente foram sistematicamente investigados. A Figura 3a mostra os resultados da fotocorrente ( I _laser ), corrente de fundo ( I _escuro ), e foto-resposta atual ( I _ph ) medições em função da tensão fonte-dreno (- 3 V ≤ V _{S - D} ≤ 10 V) em uma tensão de porta fixa. A fotocorrente não era zero em V _{S - D} =0 e aumentou de forma não linear com a tensão fonte-dreno, provando também a existência de um campo elétrico embutido. É claro que o valor da fotocorrente era fortemente dependente do viés fonte-dreno.

Uma explicação convincente para a sintonia por meio da tensão fonte-dreno é que a relação entre a fotocorrente, a corrente de fundo e a corrente de fotorresposta pode ser expressa como I _iluminação = eu _ph + eu _escuro , onde eu _ph e eu _escuro aumentou com a tensão da fonte de drenagem V _{S - D} porque a velocidade de deriva dos portadores aumentou e o tempo de trânsito dos portadores foi reduzido sob um campo elétrico externo [34]. Portanto, a eficiência de separação dos portadores fotogerados melhorou, contribuindo significativamente para a grande fotocorrente. Tal fenômeno indica que o campo elétrico total do canal GNR, a soma do campo elétrico interno e do campo elétrico externo, pode ser modulado por V _{S - D} .

Além disso, considerando a densidade de portadora ajustável por porta de GNR, a fotocorrente de nosso dispositivo foi ajustada de forma eficaz modulando a tensão de porta traseira. A Figura 3b mostra esses três tipos de correntes ( I _iluminação , eu _ph e eu _escuro ) em função da tensão de porta traseira (- 5 V ≤ V _G ≤ 5 V) em V _{S - D} =0. Em geral, a fotocorrente foi positivamente correlacionada com o valor absoluto da tensão da porta, porque a densidade da portadora de GNR era sensível ao campo elétrico vertical externo. Curiosamente, a fotocorrente aumentou conforme a tensão da porta aumentava quando a tensão da porta era negativa (- 5 V ≤V _G ≤ 0 V), e o oposto ocorreu quando a tensão da porta era positiva (0 V ≤V _G ≤ 5 V). Esse fenômeno pode ser explicado pelo comportamento tipo p do canal GNR, que concorda bem com a observação da Fig. 2d. Os resultados indicam que o aumento de | V _G | pode sintonizar o nível de Fermi do canal mais perto da banda de valência (ou banda de condução) e a condutância do canal GNR era sintonizável por gate. Notavelmente, para ambos os métodos de modulação (tensão fonte-dreno e tensão back-gate), a sintonia da fotocorrente foi demonstrada em uma faixa ultralarga de nível nA a nível μA.

Além disso, a responsividade e o ganho também podem ser modulados de forma eficiente, regulando a tensão da porta e a tensão fonte-dreno do fotodetector GNR. O ganho e a dependência da fotorresponsividade do viés fonte-dreno foram calculados [de acordo com as Eqs. (1) e (2)] e subsequentemente plotados na Fig. 4a, b. Para o fotodetector baseado em GNRs, a relação entre o ganho e V _{S - D} é dado pela seguinte fórmula:
$$ G =\ frac {\ tau} {\ tau_T} =\ frac {\ tau} {l ^ 2 / \ left (\ mu {V} _ {SD} \ right)} =\ frac {\ tau \ mu {V} _ {SD}} {l ^ 2} $$ (3)
onde τ é a vida útil do furo em excesso (vida útil do furo preso) e τ _T = l ² / ( μV _{S - D} ) é o tempo de trânsito da transportadora, enquanto l é o comprimento do canal e μ é a mobilidade da portadora, enquanto V _{S - D} é o viés fonte-dreno. Conseqüentemente, o ganho e a tensão fonte-dreno exibem uma correlação positiva. Aparentemente, G é linearmente dependente do viés fonte-dreno. Como resultado, a fotorresponsividade máxima de R =170 AW ⁻¹ e o ganho máximo de G =14.500 foram alcançados em temperatura ambiente em V _{S - D} =0,5 V, que foi uma melhoria de 100 vezes em relação aos fotodetectores anteriores à base de nanoestrutura de grafeno [26, 35, 36]. Mais importante ainda, os valores de ganho e fotorresposta não estavam saturados. Conseqüentemente, um ganho e fotorresponsividade maiores poderiam ser alcançados se uma tensão de fonte de drenagem maior fosse aplicada.

A Figura 4c, d mostra que a fotorresponsividade e o ganho também podem ser aumentados pela aplicação de uma polarização de back-gate para melhorar a concentração de portadores dos GNRs. A fotorresponsividade máxima de R =800 AW ⁻¹ e o ganho máximo de G =22400 foram obtidos em V _G =- 4 V. Este valor máximo de fotorresponsividade foi cinco ordens de magnitude maior do que os fotodetectores de grafeno puro (~ 10 mAW ⁻¹ ) [37]. Além disso, tanto o ganho quanto a fotorresposta não estavam saturados, portanto, uma fotorresposta mais alta poderia ser alcançada aplicando-se uma tensão de porta traseira maior. Além da concentração de portadores, outro fator que influenciou significativamente a corrente do canal foi a resistência de contato ( R _C ) entre os eletrodos Au e os GNRs, que estava inseparavelmente relacionado à altura da barreira Schottky na interface [34]. Como os GNRs serviram como um canal do tipo p, ao aplicar um V negativo _G , a altura da barreira Schottky foi reduzida devido ao nível de Fermi mais baixo. Em contraste, quando o V _G foi aumentado para um valor positivo, a altura da barreira Schottky foi aumentada e a corrente no canal foi bastante suprimida.

Finalmente, nos voltamos para a investigação da dependência do tempo da fotocorrente sob luz de energia incidente. A Figura 5a exibe as medições de fotocorrente dependentes do tempo sob as diferentes potências de luz incidente. Esta fotocorrente era grande o suficiente para medição direta sem quaisquer pré-amplificadores de corrente ou amplificadores lock-in, mesmo em uma potência óptica de nível mW. A Figura 5b representa a fotocorrente em função da potência óptica incidente. A fotocorrente tinha uma relação não linear com a potência incidente ( I _ph =P ^α , α =0,85). Sob menor potência de luz, a contribuição da corrente de fotogato foi dominante, e o efeito fotocondutor pôde ser ignorado devido a uma diminuição no número de portadores fotogerados [23]. Em caso de maior iluminação de luz, ao contrário, observou-se um aumento da corrente, o que pode ser atribuído ao aumento do número de elétrons fotogerados (efeito fotocondutor). Além disso, o dispositivo era sensível à luz incidente e a fotocorrente resultante estava intimamente relacionada à energia da luz incidente, revelando o enorme potencial do monitor de potência óptica. Uma comparação dos parâmetros optoeletrônicos em vários fotodetectores é fornecida na Tabela 1.

Conclusões

Em resumo, demonstramos um fotodetector de nanofita de grafeno de alto desempenho modulado em uma ampla faixa através do campo elétrico externo em temperatura ambiente. Enquanto isso, sem o campo elétrico externo, o desempenho do dispositivo poderia ser aprimorado pelo campo localizado no Si / SiO ₂ interface. O dispositivo exibiu uma alta fotorresposta de 800 AW ⁻¹ em V _G =- 4 V, que foi duas ordens de magnitude maior do que na pesquisa anterior. Além disso, a estrutura do nosso dispositivo é muito mais simples em comparação com o dispositivo optoeletrônico anterior à base de grafeno, com amplas aplicações em potencial. O desempenho do dispositivo de nanofita de grafeno pode ser melhorado ainda mais pelo encapsulamento de h-BN, plasmons de superfície, campo ferroelétrico e estruturas híbridas. O fotodetector de nanofitas de grafeno proposto abre oportunidades empolgantes para ultrarrápidas e de alta sensibilidade para o futuro monitoramento de segurança baseado em grafeno, fotocomunicação e aplicações de aviação.

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