等离子体刻蚀石墨烯通道与MoS2接触的自供电光电探测器：界面工程与超低功耗探测新策略

（编辑推荐）本研究创新性地采用等离子体刻蚀石墨烯作为透明电极，与多层MoS2构建异质结光电探测器，通过抑制费米能级钉扎（Fermi-level pinning）效应将载流子注入效率提升5倍。该设计融合石墨烯高导电性与MoS2可调带隙优势，在637 nm脉冲光下实现零偏压自供电响应，为柔性电子和成像系统提供了可扩展的低功耗（ultralow-power）解决方案。

　　

Highlight

本研究通过等离子体刻蚀石墨烯通道与MoS₂接触的创新设计，实现了自供电光电探测。石墨烯的高导电性与MoS₂的可调带隙协同作用，显著提升了光生载流子的分离效率。在零偏压条件下，该器件对637 nm脉冲光表现出超低功耗探测能力，为下一代光电集成技术提供了新思路。

Device structure and microscopic characterization

器件制备流程如图1a所示：采用300 nm SiO₂/p⁺-Si衬底，通过机械剥离获得石墨烯薄片。为解决氧等离子体刻蚀导致的抗蚀剂残留问题，创新性引入隔离层，使刻蚀通道的几何均匀性提升80%。透射电镜（TEM）显示MoS₂与石墨烯界面呈现原子级平整接触，有效抑制了金属诱导的间隙态（MIGS）。

Conclusions and future perspectives

该石墨烯/MoS₂/石墨烯肖特基势垒型光电探测器，通过界面费米能级调控使响应度达0.204 mA W^?1，探测率1.82×10¹¹ Jones。未来可通过能带工程优化，拓展其在柔性电子和智能传感领域的应用。