基于黑磷烯van der Waals异质结的GHz带宽光通讯波段探测器研究

基本信息
批准号:61704082
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:26.00
负责人:余学超
学科分类:
依托单位:南京理工大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:董超然,吉建平,霍成学
关键词:
光电导型探测器等离子增强探测异质结光电探测器半导体光电探测器红外光探测器
结项摘要

The development of high-performance, high-integrity photodetectors that break the Moors’ limitations for commonly used Si and Ge is the critical strategy to realize high-speed, high-capacity optical communication. In this project, the improvement of optical absorption and carrier separation efficiency will be the key content to explore the detection efficiency and band width of black phosphorene van der Waals heterostructure based photodetectors. The first concern of this project will be focused on the development of the fabrication procedure of black phosphorene van der Waals heterostructure based near infrared photodetectors and the stability of the devices. Then the dependence of the device architectures and fabrication process on the performances of photodetectors such as stability, detectivity and band width. Last but not least, the mechanism of the light-matter interactions in the van der Waals heterostructures and the photo-induced carrier separation will be systematically explored, combined with surface plasma enhanced nanostructures that tunes the optical intensity and distribution in the heterostructure device, to achieve high-performance photodetectors. The proposed work in this project will provide fundamental operation principles of black phosphorene based optoelectronic devices and pave the way to the development of high-performance photodetectors for optical communication systems.

在光通讯系统中,发展高性能高集成度的光探测器件是实现高速度大数据容量光通讯的重要途径。现阶段的主要问题是探索新型材料及器件结构来满足光通讯系统光探测器的要求。针对此问题,本项目拟从提高光吸收性能载流子分离效率出发,研究黑磷烯van der Waals异质结在通讯波段的光探测性能。主要研究内容包括:发展黑磷烯van der Waals异质结光探测器件的制备工艺和稳定性控制;探索黑磷烯van der Waals异质结器件结构与制备工艺等对黑磷烯van der Waals异质结光探测器的稳定性、响应度和带宽等性能的影响;研究黑磷烯van der Waals异质结中电子-光子相互作用机理和光生载流子分离机制,通过表面等离子体共振增强结构实现二维黑磷表面的光场强度和分布的有效调控,实现光探测器性能的提升。本项目研究有望获得高性能的通讯波段光探测器,为二维黑磷材料的光电子应用奠定理论与技术基础。

项目摘要

在光通讯系统中,发展高性能高集成度的光探测器件是实现高速度大数据容量光通讯的重要途径。现阶段的主要问题是光电探测器件的探测带宽和集成度不能满足通讯波段探测器件的要求。针对此问题,本研究中从提高光吸收性能和载流子分离效率出发,系统研究了新型二维材料及其van der Waals异质结在通讯波段的光探测性能。主要研究内容包括:黑磷烯van der Waals异质结器件结构与制备工艺对黑磷烯光探测器的稳定性、响应度和响应带宽等性能的影响,同时对黑磷烯中光子-电子相互作用机理和光生载流子分离机制进行了系统研究,实现了光探测性能的提升;另外一方面开发出一系列新型窄带隙二维材料和新型红外光探测器件结构,对其光电探测性能进行了系统研究,同时对本领域的研究进展进行了综述。本项目将会对先进光电探测器的性能提升和光通讯光电子器件的设计提供了重要参考。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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