氮掺杂还原氧化石墨烯的大规模制备及其四元氮增强型高性能光电探测

摘要： 我们在8英寸晶圆级尺度上展示了一种简单且可扩展的氮掺杂还原氧化石墨烯（N-rGO）光电探测器制备方法。通过乙炔-氨气氛围下的原位等离子体处理制备N-rGO，形成具有大量四配位氮取代石墨烯晶格的n型半导体。我们系统表征了N-rGO的形貌、结构、化学成分及电学特性，并据此制备器件。该器件采用非常规金属底层配置的简易金属-半导体-金属（MSM）结构以实现高性能光电探测。N-rGO器件在1.0V偏压下展现出高达0.68 A W?1的光响应度，较原始石墨烯提升约两个数量级，且在可见光至近红外（NIR）波段呈现宽带光致响应——对785nm、632.8nm和473nm激发波长表现出依次增强的灵敏度。我们还进一步证实了器件对任意位置局部激光激发的光致响应均具有对称特性。这种晶圆级N-rGO器件的优异性能为融合现有硅技术与二维材料开发未来光电器件提供了可行路径。