基于拓扑绝缘体异质结的宽带太赫兹探测器

O43; 二维材料中的新量子态对凝聚态物理和现代光电器件的发展具有重要意义.然而具有宽带、室温和快速响应能力的太赫兹光电探测技术,由于缺乏暗电流和光吸收之间的最佳平衡,仍然面临着巨大的挑战.在这项研究中,作者合成了新型拓扑绝缘体材料GeBi4Te7,并搭建了其与Bi2Te3的范德华异质结,以实现高灵敏度的太赫兹光电探测器.在平面金属-材料-金属结构中实现了在室温下将低光子能量太赫兹波段直接转化为光电流.结果表明,基于Bi2Te3-GeBi4Te7 的太赫兹光电探测器能够实现0.02～0.54 THz的宽谱探测,且具有很高的光响应率(在0.112、0.27、0.5 THz下分别为 592 V?W...

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Published in红外与毫米波学报 Vol. 42; no. 3; pp. 362 - 368
Main Authors 姚晨禹, 张力波, 卫英东, 王林, 陈效双, 陆卫
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国科学院大学,北京 100049%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,上海 200083 01.06.2023
中国科学院大学杭州高等研究院 物理与光电工程学院,浙江 杭州 310024%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,上海 200083%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,上海 200083
中国科学院大学,北京 100049
中国科学院大学杭州高等研究院 物理与光电工程学院,浙江 杭州 310024
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,上海 200083
Subjects
太赫兹
拓扑绝缘体
异质结
天线
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ISSN1001-9014
DOI10.11972/j.issn.1001-9014.2023.03.011

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Summary:O43; 二维材料中的新量子态对凝聚态物理和现代光电器件的发展具有重要意义.然而具有宽带、室温和快速响应能力的太赫兹光电探测技术,由于缺乏暗电流和光吸收之间的最佳平衡,仍然面临着巨大的挑战.在这项研究中,作者合成了新型拓扑绝缘体材料GeBi4Te7,并搭建了其与Bi2Te3的范德华异质结,以实现高灵敏度的太赫兹光电探测器.在平面金属-材料-金属结构中实现了在室温下将低光子能量太赫兹波段直接转化为光电流.结果表明,基于Bi2Te3-GeBi4Te7 的太赫兹光电探测器能够实现0.02～0.54 THz的宽谱探测,且具有很高的光响应率(在0.112、0.27、0.5 THz下分别为 592 V?W-1、203 V?W-1、40 V?W-1),响应时间小于6 μs.值得注意的是,它被用于高频太赫兹的成像应用演示.这些结果为Bi2Te3-GeBi4Te7拓扑绝缘体异质结材料的低能量光电应用开辟了可行性途径.
ISSN:1001-9014
DOI:10.11972/j.issn.1001-9014.2023.03.011