学术快递⑫ | 聊城大学秦书超博士在碳材料权威杂志Carbon上发表文章

山东省光学工程学会

秦书超

聊城大学A类青年博士引进人才，南京大学博士。主要从事低维材料光电子器件，包括光电探测、光电存储等方面的研究，迄今在Adv. Mater.、ACS Appl. Mater. Inter.、2D Materials、Carbon等杂志发表论文十余篇，引用200余次。

近日，聊城大学物理科学与信息工程学院在碳材料权威杂志Carbon上发表了题为Robust, flexible and broadband photodetectors based on van der Waals graphene/C60 heterostructures的文章，研究了全碳异质结在柔性衬底上的光电探测性能。秦书超博士为该论文的第一作者,聊城大学为第一单位。文章DOI: 10.1016/j.carbon.2020.06.056。

图1.全碳异质结的制备，吸收光谱及拉曼表征

石墨烯因超快的载流子动力学和超宽谱的光子吸收，在超快、宽谱光探测领域被寄予厚望。但受限于单层碳原子结构，其光吸收较小（~2.3% @550 nm）且缺乏光增益机制，导致石墨烯探测器的量子效率低，光电响应度不高（通常在10mA/W左右），无法实际应用。利用半导体和石墨烯形成强耦合的异质结，可以将半导体的强光子吸收特性和石墨烯高载流子迁移率特性进行 “完美融合”，大幅度提升光生激子产生和分离效率，利用photogating效应引入外光导增益，提高石墨烯基光电探测器性能。

图2.石墨烯-富勒烯器件的光响应、宽谱特性及柔性特性

在这项工作中，通过在石墨烯上表面原位生长富勒烯，利用范德华力和π-π相互作用形成高效耦合的全碳异质结，为载流子的转移和传输提供“畅通无阻”的传输通道，将石墨烯探测器光响应度提高了1,000,000倍，工作带宽可覆盖紫外-近红外区。得益于全碳材料优异的机械柔韧性和环境稳定性，首次展示了石墨烯-富勒烯全碳器件在柔性光电子器件方面的潜在应用。