基于金属-半导体-金属结构的Bi2Te3室温高响应率太赫兹探测器
投稿时间:2018-12-12  修订日期:2018-12-20  点此下载全文
引用本文:徐新月,张晓东,吴敬,江林,吴彩阳,姚娘娟,曲越,周炜,尹一鸣,黄志明.基于金属-半导体-金属结构的Bi2Te3室温高响应率太赫兹探测器[J].红外与毫米波学报,2019,38(4):459~463].XU Xin-Yue,ZHANG Xiao-Dong,WU Jing,JIANG Lin,WU Cai-Yang,YAO Niang-juan,QU Yue,ZHOU Wei,YIN Yi-Ming,HUANG Zhi-Ming.High responsivity Bi2Te3-based room temperature terahertz detector based on metal-semiconductor-metal (MSM) structure[J].J.Infrared Millim.Waves,2019,38(4):459~463.]
摘要点击次数: 62
全文下载次数: 61
作者单位E-mail
徐新月 东华大学 理学院 应用物理系上海 201620
中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室上海 200083 
18817831389@163.com 
张晓东 东华大学 理学院 应用物理系上海 201620
上海智能电子与系统研究所上海 201620 
xdzhang@dhu.edu.cn 
吴敬 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室上海 200083  
江林 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室上海 200083  
吴彩阳 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室上海 200083
中国科学院大学北京 100049 
 
姚娘娟 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室上海 200083  
曲越 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室上海 200083
中国科学院大学北京 100049 
 
周炜 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室上海 200083  
尹一鸣 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室上海 200083
中国科学院大学北京 100049 
 
黄志明 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室上海 200083 zmhuang@mail.sitp.ac.cn 
基金项目:国家自然科学基金 61625505 61604160;上海市自然科学基金 16JC1403400 17ZR1444100 17ZR1411500国家自然科学基金(61625505,61604160);上海市自然科学基金(16JC1403400。17ZR1444100,17ZR1411500)
中文摘要:基于二维拓扑绝缘体Bi2Te3材料利用微纳工艺制备了金属-拓扑绝缘体-金属(MTM)结构的太赫兹光电探测器。器件在0.022 THz的响应率可达2×103 A/W,噪声等效功率(NEP)低于7.5×10-15 W/Hz1/2,探测率D*高于1.62 ×1011 cm?Hz1/2/W;在0.166 THz的响应率可达281.6 A/W,NEP低于5.18×10-14 W/Hz1/2,D*高于2.2×1010 cm?Hz1/2/W;在0.332 THz的响应率可达7.74 A/W,NEP低于1.75×10-12 W/Hz1/2,D*高于6.7 ×108 cm?Hz1/2/W;同时器件在太赫兹波段具有7~8 μs小的时间常数。该项工作突破了传统光子探测的带间跃迁,实现了可室温工作、高响应率、高速响应以及高灵敏度的太赫兹探测器件。
中文关键词:太赫兹探测器  二维材料  Bi2Te3
 
High responsivity Bi2Te3-based room temperature terahertz detector based on metal-semiconductor-metal (MSM) structure
Abstract:In this study, a metal-topological insulator-metal (MTM) structure terahertz photodetector was fabricated based on a two-dimensional topological insulator Bi2Te3 material using a micro-nano process. The responsivity of device reaches 2×103 A/W at 0.02 THz, the noise equivalent power (NEP) is lower than 7.5×10-15 W/Hz1/2, and the detectivity D* is higher than 1.62 ×1011 cm?Hz1/2 /W; The responsivity is up to 281.6 A/W at 0.166 THz, NEP is lower than 5.18×10-14 W/Hz1/2, D* is higher than 2.2×1010 cm?Hz1/2/W; The responsivity is up to 7.74 A/W at 0.332 THz, NEP is lower than1.75×10-12 W/Hz1/2, D* is higher than 6.7×108 cm?Hz1/2 /W; at the same time, the response time of device has 7~8 μs in the terahertz band. This work breaks through the inter-band transition of traditional photon detection, and realizes terahertz detectors with room temperature operation, high response rate, high speed response and high sensitivity.
keywords:terahertz detector  two-dimensional material  Bi2Te3
查看全文  HTML  查看/发表评论  下载PDF阅读器

版权所有:《红外与毫米波学报》编辑部