Aislador topológico epitaxial Bi2Te3 para fotodetector de heterounión rápida visible a infrarrojo medio por grafeno como medio de recolección de carga

Aislador topológico epitaxial Bi2Te3 para fotodetector de heterounión rápida visible a infrarrojo medio por grafeno como medio de recolección de carga


imagen abstracta

Los aisladores topológicos tridimensionales tienen una próspera perspectiva de aplicación en los fotodetectores de banda ancha debido a los estados cuánticos topológicos existentes. Aquí, un telururo de bismuto aislante topológico uniforme y de gran área (Bi2Te3) con alta calidad cristalina se cultiva epitaxialmente directamente en obleas de GaAs(111)B utilizando un método de epitaxia de haz molecular, que garantiza un transporte de portadores fuera del plano eficiente debido a la influencia reducida de los defectos de interfaz. Embaldosando una sola capa de grafeno (Gr) sobre el Bi así preparado2Te3 capa, un Gr/Bi2Te3El prototipo de matriz de heterounión /GaAs se fabricó aún más y nuestra matriz de fotodetectores demostró la capacidad de detectar bandas de onda de fotodetección ultraanchas desde el visible (405 nm) hasta el infrarrojo medio (4,5 μm) con una alta detectividad específica (D*) hasta 1012 Jones y una velocidad de reacción rápida de unos microsegundos a temperatura ambiente. El rendimiento mejorado del dispositivo se puede atribuir a una interacción luz-materia mejorada en la heterointerfaz de alto valor de Bi2Te3/GaAs y mayor eficiencia de recolección de portadores de carga mediante el uso de grafeno como medio de recolección de carga, lo que indica una perspectiva de aplicación del aislador topológico Bi2Te3 para fotodetección de banda ancha rápida hasta una banda de onda de infrarrojo medio. Este trabajo demostró el potencial de los materiales cuánticos topológicos integrados con un sustrato funcional convencional para fabricar la próxima generación de dispositivos de fotodetección de banda ancha para matrices de plano focal no refrigeradas o sistemas de comunicación por infrarrojos en el futuro.



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