台湾科技大学Po-Da Hong课题组-- 4H-SiC上无栅外延生长的石墨烯具有高灵敏宽带二元光响应

由于光-物质之间较弱的相互作用，标准的化学气相沉积/剥离单层石墨烯基光电探测器表现出低的光响应性(通常数量级为mA/W)。然而，外延生长的石墨烯为获得具有良好光响应性的器件提供了更可行的方法。我们知道，4H-SiC上的EG承载着界面缓冲层(IBL)，它是适用于量子光电器件的电子载流子的来源。这里，利用这些特性展示了一种基于无栅平面EG/4H-SiC的器件，在405~532 nm和632~980 nm激光激发下，可以分别观察到正向光响应和负向光响应。该宽带二元光响应主要来源于IBL/EG界面的能带排列和EG的高灵敏功函数。值得注意的是，在1 V外加偏压下（功率密度为7.96 mW/cm2），器件的光响应在405 nm下大于10 A/W，比CVD/剥离石墨烯的值大3个数量级，并且高于实际应用所需值。这些结果为基于乙二醇的选择性光触发逻辑器件铺平了道路，并为宽带光电探测器打开了一个新的窗口。

Figure 1. 器件的制造和光学特性。(a) EG/4H-SiC的拉曼光谱。(b)原子力显微镜图像显示了碳化硅衬底上乙二醇的均匀表面形貌。（c）无残留物器件的制造工艺示意图。(d)显示了EG/4H-SiC基器件的共焦显微图像。

Figure 2. 基于EG/4H-SiC的器件在(a) 405、(b) 532、(c) 633、(d) 808和(e) 980 nm激光激发下，于不同功率密度下的绝对光电流对电压特性，该数据从I-V曲线获得。

Figure 3．(a) EG/4H-SiC基装置和双探针光电探测器测量装置（配带有IBL）的示意图。(b)基于EG/4H-SiC的装置在1 V外加偏压下（功率密度为7.96 mW/cm2）于不同波长激发光下的动态光响应。

Figure 4．(a) 405 nm和(b) 980 nm激发下的响应时间。(c) 在1 V外加偏压下（功率密度为7.96 mW/cm2），呈现了波长相关的响应时间(左轴)和恢复时间(左轴)。

该研究工作由台湾科技大学Po-Da Hong课题组于2021年发表在Carbon期刊上。原文：Highly sensitive broadband binary photoresponse in gateless epitaxial graphene on 4H-SiC。