ITO-石墨烯异质结光探测器中的光生电子隧穿放大效应及其高性能光探测研究

来自某研究团队的研究人员通过射频溅射(RF-sputtering)法制备了氧化铟锡(ITO)-石墨烯异质结光探测器，重点研究了其隧穿诱导的光电流放大效应。该器件在-0.2V偏压下暗电流仅0.55nA/cm2，同时展现出1.56A/W的高光响应度和9×1012 Jones的探测率。研究发现光电子从石墨烯向ITO层的隧穿可使光电流放大44倍，并实现自供电运行（响应/衰减时间0.544/0.613ms），为高性能光探测器设计提供了新思路。

　　

这项研究揭示了氧化铟锡(Indium Tin Oxide, ITO)-石墨烯异质结光探测器中的奇妙现象。通过精确控制氧氩比1:20的射频溅射(RF-sputtering)工艺，研究人员在石墨烯表面沉积出23.4nm厚、晶粒尺寸12.5nm的ITO薄膜。这个特殊结构在2.8V开启电压下展现出显著的整流特性，更令人振奋的是发现了光生电子的"隧道穿越"现象——当光照激发产生的电子从石墨烯层穿越势垒进入ITO时，会产生高达44倍的光电流放大效应。

该器件在仅-0.2V的工作电压下就表现出优异的性能：暗电流密度低至0.55nA/cm²，却能达到1.56安培每瓦(A/W)的光响应度，探测率更高达9×10¹² Jones。更妙的是，它还能像"永动机"一样实现自供电运行，在脉冲光照下仅需0.544毫秒就能快速响应，0.613毫秒内完成信号衰减。这些突破性发现为开发新一代高效微型光探测器提供了重要参考，特别是其中揭示的量子隧穿放大机制，犹如给光电子装上了"加速器"，为突破传统器件性能极限开辟了新途径。