基于高载流子迁移率的还原氧化石墨烯（RGO）的宽带（UV–vis–NIR）光电探测器（PD）有潜力扩大光学器件的应用。在本报告中，通过简单的旋涂方法制备了新的p–p Se/RGO异质结，该异质结与RGO纳米片和高度结晶的p型硒微管（Se-MT）相结合。最大长度为3mm的Se-MT有利于以低成本沉积电极。RGO层的带隙由低温退火的氧化石墨烯（GO）纳米片控制。Se/RGO PD和Se/GO PD都表现出自供电特性，在宽的UV–NIR波长范围（280–1000 nm）内具有良好的响应性、检测率和开/关比。与纯Se-MT PD（11.8 mA W^–1和1.09×10⁹ jones）相比，Se/RGO PD的响应度（168.1 mA W^–2）和比探测率（1.48×10¹¹ jones）分别提高了14倍和135倍，尤其是在没有施加偏压的368 nm处。Se/RGO PD的开/关比为1049，每个周期的快速响应速度为18μs/4.76ms。值得注意的是，Se/RGO PD和Se/GO PD在1000 nm照射下的响应度分别为19.5和12.1 mA W^–1，分别是Se-MT PD（0.05 mA W^–2）的390和242倍。由于RGO层的光学吸收增强，带隙对准改善，从而在Se/RGO异质结处提供高内建场，最终成功分离电荷载流子，因此在UV–NIR波长范围内已经证明了出色的自供电操作。这一发现为具有独立检测功能的高性能宽带设备显示了巨大的前景。

 
图1. Se/GO、Se/RGO异质结光电探测器的制备工艺。

 
图2. （a）侧视图下的Se-MT和（b）高放大率下的SEM图像；（a）的插图照片是单个超长Se-MT。（c）Se-MT的截面SEM图像。SEM图像（d–f）Se/GO和（g–i）Se/RGO。

 
图3. （a）Se/GO和（b）Se/RGO的EDS图谱。Se-MT、Se/GO、Se/RGO、GO和RGO的XRD图谱（c）、UV–vis–IR吸收光谱（d）和拉曼光谱（e）。

 
图4. Se/RGO的I–V特性曲线（a）和（b）Se/GO。Se/RGO（c）和Se/GO（d）在零偏压下不同波长的I–t曲线。Se/RGO（e）和Se/GO（f）在0V偏压下的单脉冲响应周期随上升和衰减时间的变化。

 
图5. 在368 nm（0.52 mW cm^–2）下，0 V偏压下不同强度的Se/RGO PD（a）和Se/GO PD（c）的I–t曲线，对应的幂律拟合图（b）和（d）。

 
图6.（a） Se-MT-PD在0.2V偏压下的响应性和比探测率（b），以及Se/RGO和Se/GO PD在零偏压下的反应性和比检测率（b）。接触前（c）Se/RGO PD和（d）Se/GO PD的能带图。（e）Se/RGO PD和（f）Se/GO PD在光照下的能带示意图。
 
        相关研究成果由江南大学Yanfeng Jiang等人2024年发表在ACS Applied Nano Materials (链接：https://doi.org/10.1021/acsanm.3c05878)上。原文：Reduced Graphene Oxide/Se Microtube p–p Heterojunction for Self-Powered UV–NIR Broadband Photodetectors

转自《石墨烯研究》公众号