近日，集成電路學院李虎、宋愛民團隊在高性能自驅動紅外光電探測芯片研究中取得重要進展，相關原創(chuàng)成果以“Superior self-powered infrared photodetector via semiconducting graphene-nanoribbons-based vertical heterojunctions” 為題發(fā)表在應用物理領域頂刊Applied Physics Reviews(影響因子12)，集成電路學院博士研究生孫宇為論文第一作者，王名揚、李虎教授為論文通訊作者，山東大學為論文第一完成單位。
 

　　紅外光電探測具有抗干擾性強、目標識別能力強、全天候工作、隱蔽性好等特點，在醫(yī)學、軍事、空間技術和環(huán)境工程等領域都發(fā)揮著越來越重要的作用。其中無需外部額外電源即自主運行的自驅動型光電探測芯片因其獨特的性能(如能量獨立性，高靈敏度和穩(wěn)定性等)在紅外探測領域引起了廣泛關注。相比之下，傳統(tǒng)的光電探測芯片，例如硅基或窄帶隙半導體基紅外芯片不僅需要額外的偏置電壓來驅動分離光生載流子以產生光電流，而且需要額外的制冷系統(tǒng)以降低熱噪音提高響應度，因此已經難以滿足未來新一代紅外探測芯片低功耗、小尺寸、低成本、高性能等新概念和新要求。
 

　　本工作報告了一種基于半導體納米帶薄膜/氧化鋁/單晶硅的新型p-i-n異質結型自驅動短波紅外光電探測芯片。在異質界面所觸發(fā)的的光門控效應和內置電場的共同作用下，芯片展示了零偏壓下的超高響應和探測性能。該光電探測芯片在自驅動模式時響應率高達75.3A/W，檢測率為7.5×1014Jones，外量子效率接近104%，將同類型硅基芯片的檢測性能提高了創(chuàng)紀錄的7個數(shù)量級。此外，在常規(guī)驅動模式下，芯片的響應率、檢測率、外量子效率同樣高達843 A/W、1015Jones和105%，均為目前所報道的最高值。同時，研究還展示了該光電探測芯片在光通信和紅外成像領域的真實場景應用，體現(xiàn)了巨大的應用潛力。
 

　　本研究得到了科技部、山東省自然科學基金、廣東省自然科學基金、山東省重大基礎研究、山東省海外優(yōu)青、山東大學齊魯青年學者等項目支持。