由于界面热不对称性在石墨烯/六方氮化硼(h-BN)异质结构中诱导的光热电响应,从而提升了光检测性能

《ACS Applied Nano Materials》:Photo-Thermoelectric Response in Graphene/h-BN Heterostructures Induced by Interface Thermal Asymmetry for Enhanced Photodetection

【字体: 时间:2025年10月30日 来源:ACS Applied Nano Materials 5.5

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  光热电检测器通过h-BN包覆石墨烯异质结实现自供电、宽带探测,利用界面声子工程调控热电效应,优化光电电流分布。

  
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随着集成电路的持续小型化,纳米级热管理器件已成为重要的热管理解决方案。光热电(PTE)检测技术为宽带、自供电的光电探测器提供了有前景的途径,但通常需要通过外部控制或特殊设计的结来实现响应。在这里,我们利用部分封装的石墨烯区域与裸露石墨烯区域之间的界面不对称性,在h-BN/石墨烯/h-BN范德华异质结构中实现了稳健且无偏压的光电检测。在没有施加任何偏压的情况下,由于h-BN边缘处塞贝克系数和热导率的不连续性,产生了空间局域化的PTE电流。这一现象归因于声子介导的机制:顶层的h-BN优先抑制石墨烯中的垂直于平面的声子模式,从而降低了石墨烯的平面内热导率并增加了界面两侧的温度差。光电流分布测量和有限差分时域模拟表明,h-BN覆盖层的几何形状和厚度可以用来调节光电流的幅度和空间分布。我们的发现证明了界面声子工程是一种有效的策略,可用于调控局部热电场,并为开发下一代电子芯片的自供电热传感器开辟了新途径。

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