2017年12月2-6日在美国旧金山召开的IEDM会议上我院兼聘教师徐杨教授做了“石墨烯/硼高掺杂硅量子点/硅基肖特基PN结型短波红外光电探测器”相关报告。徐杨教授与ZJUI联合学院与清华大学、中科院技物所开展合作，在图像传感器方向，取得了新的研究进展。“超薄硅石墨烯MSM柔性紫外图像传感器”和“石墨烯/硼高掺杂硅量子点/硅基肖特基PN结型短波红外光电探测器”的工作，发表于国际电子器件会议“2017 IEEE IEDM”上。IEEE Spectrum 新闻网站也报道了我们与国际团队合作的研究结果；徐杨老师也入选为 2018 IEEE Electron Devices Technology and Manufacturing Conference 的委员会委员(committee member)。    

图1. 徐杨老师课题组成员于2017年12月2-6日在美国旧金山召开的IEDM会议上做了相关报告；IEEE Spectrum新闻网站对此项研究工作也进行了特别报道： 点此 修改

由于成熟的硅材料生长技术、CMOS器件工艺，硅被广泛的应用于各类电子科技产品中。可是，由于硅不能有效的吸收深紫外光，仅依靠硅单一方式制备器件，很难解决目前探测领域的核心问题。制备出新一代更高性能的硅基探测器件是我们面临的挑战。石墨烯的特殊能带结构，使其从深紫外到太赫兹宽光谱范围高速转换光电信号成为可能。因此，我们通过将传统硅半导体结构及工艺与石墨烯二维材料相结合，提出了一种新型超薄硅/石墨烯柔性紫外光电探测器，如图2所示。与现有的GaN和SiC肖特基结型探测器相比表现出了较好的性能：探测率(1010 Jones)，响应时间(1 µs)，以及102的紫外/可见光抑制比。器件是半透明的，在弯曲1000次后仍能保持性能稳定。此外还展示了探测器的紫外成像能力。[1]

图2. (a) PDMS辅助转移超薄硅到柔性PI衬底; (b-f) 器件制备示意图; (g) PI衬底上器件阵列的实物图。 

此外，由于硅禁带的特点，在短波红外的光电响应较弱，一直以来基于Ge和InGaAs的光电探测器占据着红外波段的应用市场。然而由于它们复杂的高温工艺，不兼容传统硅工艺，成本昂贵等因素应用受到限制。将新材料与硅结合的方式，我们提出了一种与传统硅工艺兼容的新型红外光电探测器。可以探测800到1870nm波段的红外光，且具有高的探测度(1011 Jones)和灵敏度(10-13 W/Hz0.5)。充分利用了光生载流子在硅量子点和石墨烯之间的快速转移，以及可调的硅/石墨烯肖特基结，从而实现了一种基于肖特基-PN结的级连光电探测器。[2]

该研究小组一直致力于将二维材料融入硅光电探测器制造的理念,即“硅+2D”的策略，这一系列的合作成果，前期已分别发表在Nature Communications, [3] Advanced Materials[4]和ACS Nano[5]等期刊上，为探索未来硅光电探测器件方向提出了新的思路。

这些工作得到了国家自然科学基金（项目号：61674127，61474099），浙江省自然科学基金（项目号：LZ17F040001）, 浙江省先进微纳电子器件智能系统及应用重点实验室, ZJUI联合学院的支持。