【摘 要】
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波长探测器作为图像系统的一个重要组成部分,在人工智能系统、安全保护、光通信和安全驾驶等领域均有着广泛的应用,也因此引起了人们的研究兴趣。传统波长探测器制备过程繁琐、探测范围窄、精确度不高,在光通信的应用有一定的局限性,因此本文以石墨烯/薄硅/石墨烯制备了一种宽范围的波长探测器。具体研究内容如下:1.利用半导体工艺模拟以及器件模拟工具（TCAD）仿真40μm薄型硅片中光吸收率和光生载流子产生率。结果
【基金项目】
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教育部“国家自然科学基金”； 中央高校基金；
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波长探测器作为图像系统的一个重要组成部分,在人工智能系统、安全保护、光通信和安全驾驶等领域均有着广泛的应用,也因此引起了人们的研究兴趣。传统波长探测器制备过程繁琐、探测范围窄、精确度不高,在光通信的应用有一定的局限性,因此本文以石墨烯/薄硅/石墨烯制备了一种宽范围的波长探测器。具体研究内容如下:1.利用半导体工艺模拟以及器件模拟工具（TCAD）仿真40μm薄型硅片中光吸收率和光生载流子产生率。结果表明,对于短波长光,仅有第一个器件甚至表面吸收光;而对于长波长光,第一个器件甚至第二个器件都有吸收。2.构建了基于20μm薄硅的石墨烯/薄硅/石墨烯的光电探测器。电学测试表明该器件在可见光-近红外宽波段都具有良好的光响应,并对660 nm左右的入射光展现出最大的光响应,其响应度为50.46 m A/W,比探测器率为1.49×1012 Jones,外量子效率为35%。与500μm硅基光电探测器相比,该器件在810 nm响应度较弱,结合TCAD仿真,我们认为这是因为20μm薄硅对近红外区域入射光吸收较弱。3.将两个石墨烯/薄硅/石墨烯光电探测器垂直堆叠,构建了高灵敏度的波长探测器,该波长探测器可准确地确定265-1050 nm范围内的入射光波长。通过拟合,得出了入射光的波长和两个器件的光电流比以及和强度之间的关系,分析显示计算所得波长与实际波长的平均均方根误差（RMSE）小于5 nm,相对误差最大约为±1.5%,显著高于以前报道的波长探测器。这些结果表明,当前的波长探测器可能会在未来的光电系统中找到潜在的应用。
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