基于多电极结构的石墨烯热电太赫兹探测器研究取得重要进展

石墨烯太赫兹探测器受限于材料的低开关比和弱饱和特性，难以在太赫兹波段获得较高的器件响应。基于热电子原理的石墨烯器件具有较宽波段的吸收能力，有望突破基于传统混频原理对器件制备工艺的严格要求，有利于大面积的器件集成。

在国家重点研发计划项目支持下，中国科学院上海技术物理研究所、红外物理国家重点实验室陆卫、陈效双、王林、陈刚及合作者们避开了传统器件的设计思路，采用四端电阻结构实现对不同器件的电极互连（如图所示），研究发现了通过电极之间的互连产生类似于三极管的器件开关性能。同时，研究人员通过电极之间的偏压效应产生石墨烯沟道的非对称光电流，在偏压作用下器件光电流呈现出线性上升的趋势，产生光电流增益，对应器件响应出现数量级的提高。此外，研究表明石墨烯和金属接触位置的局域场可以驱动非平衡载流子，诱导石墨烯沟道载流子分布的变化，在偏压场作用下器件产生光电导效应，器件响应可以达到280V/W，为当前国际报道的最高值。该项研究工作将为实现便携式成像系统、人体医学太赫兹表征设备的核心器件提供崭新的途径，该项研究工作于2018年4月18日发表在NPG Asia Materials杂志上。

图、四端电阻结构器件及其偏压场诱导极性反演光电流增强现象