碳基納米材料例如碳納米管（CNT）和石墨烯，由于其獨特的光學和電子特性，對于高性能全碳光電探測器具有巨大的應(yīng)用潛力。這里，將CNT沉積在單層石墨烯（帶有側(cè)面拋光光纖）組裝了CNT/石墨烯雜化薄膜，實現(xiàn)了一種新穎的全光纖集成光電探測器。由于CNT極大增強了石墨烯與纖維之間的相互作用，該光電探測器在可見光和紅外區(qū)域顯示出極高的光響應(yīng)。特別是在1550 nm處，光響應(yīng)約為1.48×10
5 A/W，是沒有CNT時的6.5倍。這些發(fā)現(xiàn)提供了一種高度普適，可重現(xiàn)和低成本的平臺，以集成新奇的零維，一維和二維材料到光纖上并提供更復(fù)雜的功能。
Figure1. 碳納米管-石墨烯全纖維集成光電探測器。（a）基于SPF上的CNT/石墨烯雜化膜（上面沉積有相互交叉的金屬手指）的寬帶AFIP示意圖,（b）沿SPF方向通過顯微鏡測量了殘留厚度,（c）SEM圖顯示了SPF的平面區(qū)域,（d）SEM圖像顯示了SPF的橫截面。
Figure 2. AFIP的拉曼位移。（a）AFM測試結(jié)果呈現(xiàn)了CNT尺寸大小（插圖），（b）石墨烯（藍線），CNT（黑線）和CNT-石墨烯雜化物（紅線）的拉曼光譜，（c）RBM的放大拉曼光譜。
Figure 3. AFIP的光響應(yīng)。AFIP在1550 nm波長下于不同光功率時的（a）光電流和（c）響應(yīng)曲線，AFIP隨光功率變化時的（ b）光電流和（d）響應(yīng)情況。光電流低于1 nW區(qū)域被線性擬合（紅線）。
Figure 4. AFIP的傳輸響應(yīng)。分別在（a）1310，（c）1520和（e）1620 nm時的6個周期開/關(guān)操作中隨時間變化的光電流。（b，d，f）放大的光電流視圖，決定了平均上升和下降時間分別為83和84 ms， （g）AFIP在不同源漏電壓操作下隨時間變化的光電流，（h）AFIP和其他全碳光電探測器在紅外波段時的響應(yīng)及響應(yīng)速度比較。
該研究工作由光電信息與傳感技術(shù)廣東普通高校重點實驗室Jianhui Yu課題組于2020年發(fā)表在Nanoscale期刊上。原文：Broadband all-fiber integrated graphene photodetector with CNTenhanced responsivity。
摘自《石墨烯雜志》公眾號：
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