宽光谱、高灵敏石墨烯光电导探测器研究

基本信息
批准号:61805236
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:王玉冰
学科分类:
依托单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:曹军胜,王伟,刘思琪,张丽莹,鹿洪飞,李志伟,乔冠博
关键词:
宽谱光电探测器石墨烯光电探测器光电导光电探测器
结项摘要

It is necessary to strengthen the atmospheric environment monitoring in order to counter the prominent air pollution problem. Utilizing the fingerprint of ultraviolet-to-visible optical absorption spectrum of pollution gases such as SO2 and NO2, DOAS (Differential Optical Absorption Spectrum) system can realize precise air pollution monitoring. Highly sensitive photodetector with wide spectrum is one of the key components in DOAS system.Experimental results show that graphene can uniformly absorb 300-2500nm incident. Therefore, graphene photodetectors generally have wide spectrum. In addition, photoconductive photodetectors have extremely high photoresponsivity. Therefore, photoconductive graphene photodetectors hold great potential in wide-spectrum high-sensitivity detection area.A new method to fabricate photoconductive graphene photodetector is proposed in order to simplify the fabrication process and widen the response spectrum. Using the trapping effect originating from inductively coupled plasma etched silicon-on-insulator substrate, photoconductive graphene photodetector with photoresponsivity exceeding 400 A W-1, photoconductive gain higher than 105 and response spectrum from 300 to 900 nm can be realized.The research of this project is significant in the development of DOAS system and atmospheric environment monitoring.

针对日益凸显的空气质量问题,加强大气环境检测是必要的。DOAS系统利用SO2和NO2等在紫外-可见波段的特征吸收谱精准实现污染气体排放检测。其中,宽光谱、高灵敏光电探测器是DOAS系统的核心组件之一。实验研究表明石墨烯材料可均匀吸收300-2500nm入射光,因此石墨烯光电探测器通常具有宽光谱特点,又因为光电导探测器具有极高光响应度,因此石墨烯光电导探测器在宽光谱、高灵敏探测器领域具有巨大潜力。针对传统石墨烯光电导探测器制备方法复杂、响应光谱窄等问题,项目创新地提出一种极其简单的制备石墨烯光电导探测器方法,利用ICP刻蚀SOI衬底陷阱能级对光生载流子的限制作用实现强烈的光电导效应,实现光响应度400 A W-1、光电导增益大于105、响应光谱覆盖300-900 nm的石墨烯光电导探测器。

项目摘要

针对日益凸显的空气质量问题,加强大气环境检测是必要的。DOAS系统利用SO2和NO2等在紫外-可见波段的特征吸收谱精准实现污染气体排放检测。其中,宽光谱、高灵敏光电探测器是DOAS系统的核心组件之一。针对传统石墨烯光电导探测器制备方法复杂的问题,项目对沟道的电场分布进行了有限元仿真,结果显示电场均匀分布在沟道80μm范围内,获得了简易的石墨烯探测器阵列制作方法,实现了2×2光电探测器阵列;项目在电感耦合等离子体刻蚀绝缘硅衬底上研制了石墨烯光电导探测器,阐明了器件的光电导机理来源于衬底的陷阱能级对光生载流子的限制作用,实现光响应度407 A/W、光电导增益2.06×107、响应光谱覆盖300-1550 nm的石墨烯光电导探测器。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
2

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2018.02.019
发表时间:2018
3

双吸离心泵压力脉动特性数值模拟及试验研究

双吸离心泵压力脉动特性数值模拟及试验研究

DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2020.19.016
发表时间:2020
4

空气电晕放电发展过程的特征发射光谱分析与放电识别

空气电晕放电发展过程的特征发射光谱分析与放电识别

DOI:10.3964/j.issn.1000-0593(2022)09-2956-07
发表时间:2022
5

上转换纳米材料在光动力疗法中的研究进展

上转换纳米材料在光动力疗法中的研究进展

DOI:
发表时间:2017

王玉冰的其他基金

相似国自然基金

1

基于黑磷/石墨烯异质结的高响应度、长寿命、宽光谱光探测器研究

批准号:61604102
批准年份:2016
负责人:李绍娟
学科分类:F0403
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
2

高灵敏度宽谱响应石墨烯光电探测器研究

批准号:51302081
批准年份:2013
负责人:张永哲
学科分类:E0207
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

宽光谱、高灵敏度、低功耗石墨烯图像传感器研究

批准号:61904173
批准年份:2019
负责人:程传同
学科分类:F0403
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
4

电场调控高响应度超快宽谱石墨烯光电探测器研究

批准号:61575010
批准年份:2015
负责人:张永哲
学科分类:F0502
资助金额:64.00
项目类别:面上项目