據麥姆斯谘詢報道，近日，清華大學微納電子所教授劉澤文、北京交通大學電子信息工程學院鄧濤副教授聯合團隊在國際著名學術期刊《納米快報》（Nano Letters）上發表了題為(wei) 《基於(yu) 三維石墨烯場效應管的高性能光電傳(chuan) 感器》（”Three-Dimensional Graphene Field-Effect Transistors as High Performance Photodetectors”）的研究論文。

該論文利用自卷曲方法製造了一種微管式三維石墨烯場效應管（3D GFET），可用作光電傳(chuan) 感器，實現對紫外光、可見光、中紅外光、太赫茲(zi) 波的超高靈敏度、超快探測。

基於(yu) 三維石墨烯場效應管的高性能光電傳(chuan) 感器示意圖

光電傳(chuan) 感器是光通信、成像、傳(chuan) 感等許多領域的核心元件。石墨烯具有獨特的零帶隙結構、超快的載流子遷移率等優(you) 點，是製造高性能光電傳(chuan) 感器的理想材料。傳(chuan) 統的石墨烯光電傳(chuan) 感器多采用平麵二維（2D）GFET結構，具有超寬的帶寬和超快的響應速度。但是，由於(yu) 單層石墨烯對光的吸收率隻有2.3%，導致2D GFET光電傳(chuan) 感器的響應度很低（~6.3 mA/W）。雖然將石墨烯與(yu) 光敏物質相結合可以大幅度提高光電傳(chuan) 感器的響應度，但是帶寬和響應速度會(hui) 嚴(yan) 重受損。

該研究提出了一種利用氮化矽應力層驅動2D GFET自卷曲為(wei) 微管式3D GFET結構的方法，首次製造出了卷曲層數（1-5）和半徑（30 μm-65 μm）精確可控的3D GFET器件陣列。這種3D GFET可用作光電傳(chuan) 感器，工作波長範圍從(cong) 紫外光（325 nm）區域一直延伸至太赫茲(zi) （119 μm）區域，為(wei) 已經報道的基於(yu) 石墨烯材料的光電傳(chuan) 感器帶寬之最。

同時，這種3D GFET兼具超高的響應度和超快的響應速度，在紫外光至可見光區域的響應度可達1 A/W以上，在太赫茲(zi) 區域的響應度高達0.23 A/W，響應時間快至265 ns（納秒）。該研究所提出的製造方法不僅(jin) 為(wei) 3D石墨烯光電器件與(yu) 係統的實現鋪平了道路，還可以推廣至二硫化鉬、黑磷等其他類石墨烯2D晶體(ti) 材料。審稿人高度評價(jia) 該研究成果，認為(wei) 該研究對整個(ge) 二維材料研究領域具有重要意義(yi) 。

該論文的第一作者為(wei) 清華大學微納電子學係2015屆畢業(ye) 生、現北京交通大學電子信息工程學院鄧濤副教授。清華大學微納電子所劉澤文教授、北京交通大學電子信息工程學院鄧濤副教授為(wei) 該論文的通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金、北京市自然科學基金和中央高校基本科研業(ye) 務費項目的支持。