基于石墨烯的光电探测传感器研究

目 录
摘要 I
Abstract II
目 录 III
一、引言 4
二、国内外学者的理论回顾 2
三、石墨烯的制备方法 3
（一）微机械剥离法 3
（二）晶体外延生长法 3
（三）胶体悬浮液法 3
（四）小结 3
四、光电探测传感器研究 5
（一）石墨烯光伏型光探测传感器 5
（二）石墨烯光热电型光探测传感器 7
（三）石墨烯/半导体复合光探测传感器 9
（四）小结 10
五、光电探测传感器的实现 11
（一）光电探测传感器的基本原理 11
1.光电探测传感器件输出的电信号 11
2.表示时间响应特性有两种方法 11
（二）光电探测传感器的设计 11
（三）小结 12
结 论 13
参考文献 14
四、光电探测传感器研究
目前已有石墨烯基光探测传感器主要包括光伏型光探测传感器、光导型光探测和光热电型光探测传感器。
（一）石墨烯光伏型光探测传感器
由石墨烯制成的光伏型光探测传感器的基本构造是在石墨烯上蒸镀金属电极，通过电极连接外部的信号接收部分。石墨烯的光探测传感器工作在自驱动的模式下，这是因为石墨烯构成的电子器件在外加电场下其暗电流会很大，光激发状态下的电流变化不明显，无法分辨，故现有的石墨烯光探测传感器件都是没有外加电压的。由于石墨烯独特的能带结构，使得它在光伏型光探测传感器应用方面有着明显的优势。
早期的石墨烯光伏型光探测传感器件得研究主要集中在原理探索上，所采用的方法多数是扫描光电流成像技术（scanning photocurrent imaging technique），即用一束激光逐行逐点扫描石墨烯光探测传感器器件得各个位置，记录下激光光斑在每个位置时所对应的光电流，按照记录的数据绘制出光电流大小与位置坐标的关系图，用颜色深浅来表示光电流的大小，以此来直观的显示每个位置被照射时所产生的光电转化效果(如图4-1所示)。

图4-1 石墨烯光探测原理型器件和它的光电响应
Jiwoong Park就采用这种方法分析了他们制成的简单石墨烯光探测传感器的光电流生成机理，他们将机械剥离法得到的单层石墨烯放置在SiO2层厚度为280nm的绝缘硅片，随后在石墨烯上沉积了8个金电极，这样的器件结构的优势在于由于石墨烯是二维结构，所以光电流的方向在平面内是不确定的，密集的金属电极来收集不同方向的光电流有助于深入的分析光电流的分布，进而对光伏型石墨烯光探测传感器的机理有更加详实的认识。他们的实验为石墨烯光伏型光探测传感器的研究奠定了很好的基础。