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石墨烯质子探测器设计及探测响应仿真分析 被引量:1
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作者 安恒 李得天 +7 位作者 文轩 王鷁 李存惠 王光毅 张晨光 秦晓刚 薛玉雄 曹洲 《真空与低温》 2020年第2期139-143,共5页
银河宇宙射线和地球辐射带的质子对航天器的电子系统带来严重辐射危害,准确测量质子能量和通量,可以分析太阳活动程度,感知空间态势,同时为航天器在轨安全运行提供数据支持。基于飞行时间法(TOF)和ΔE-E方法,采用石墨烯与硅(Si)半导体... 银河宇宙射线和地球辐射带的质子对航天器的电子系统带来严重辐射危害,准确测量质子能量和通量,可以分析太阳活动程度,感知空间态势,同时为航天器在轨安全运行提供数据支持。基于飞行时间法(TOF)和ΔE-E方法,采用石墨烯与硅(Si)半导体相结合的方式设计了宽能量范围的中高能质子探测器,通过在Si半导体探测器和量能器中间设置钽(Ta)降能片,有效地减小探测器的体积,实现小型化设计。利用FLUKA模拟仿真分析了石墨烯质子探测器对质子、电子和氦粒子的鉴别能力,结果表明,探测器的粒子鉴别能力优于90%。 展开更多
关键词 质子 石墨烯探测器 能谱 粒子鉴别 FLUKA仿真分析
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THz谐振腔型石墨烯光电探测器的设计 被引量:5
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作者 梁振江 刘海霞 +2 位作者 牛燕雄 刘凯铭 尹贻恒 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第16期237-244,共8页
由于石墨烯在太赫兹波范围内只发生带内跃迁,相比在可见光范围内,其光学吸收特性有显著优势,通过集成石墨烯与谐振腔,将太赫兹波限制在腔内,可进一步增强石墨烯对太赫兹波的吸收.采用麦克斯韦方程组并结合电磁场边界条件,研究了单层石... 由于石墨烯在太赫兹波范围内只发生带内跃迁,相比在可见光范围内,其光学吸收特性有显著优势,通过集成石墨烯与谐振腔,将太赫兹波限制在腔内,可进一步增强石墨烯对太赫兹波的吸收.采用麦克斯韦方程组并结合电磁场边界条件,研究了单层石墨烯在太赫兹波段范围内的光吸收机理;推导出石墨烯的传输矩阵和吸收系数方程,发现在太赫兹波段石墨烯的吸收是在可见光波段吸收的9—22倍;通过建立谐振腔型石墨烯光电探测器在太赫兹波段的光吸收模型及求解探测器吸收率方程,发现在0.12 THz处,吸收率可达0.965,相比无腔状态下石墨烯在太赫兹波段的最大吸收率0.5,提高了93%;优化设计器件结构参数并表征,最终器件响应度最高达到236.7 A/W,半高全宽为0.035 THz.理论分析表明,采用谐振腔型石墨烯光电探测器对太赫兹波进行探测,具有高吸收率、高响应度.研究结果对于太赫兹谐振腔型石墨烯光电探测器的设计和应用提供了理论参考. 展开更多
关键词 石墨光电探测器 谐振腔 太赫兹 吸收率
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基于谐振腔增强型石墨烯光电探测器的设计及性能分析 被引量:5
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作者 梁振江 刘海霞 +1 位作者 牛燕雄 尹贻恒 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第13期297-303,共7页
提出了一种具有超薄有源层的谐振腔增强型石墨烯光电探测器的设计方法,利用谐振腔结构可以将光场限制在腔内,有效增强探测器的吸收.通过研究谐振腔内光场谐振条件及谐振模式下探测器响应度增强的机理,建立了驻波效应下谐振腔增强型石墨... 提出了一种具有超薄有源层的谐振腔增强型石墨烯光电探测器的设计方法,利用谐振腔结构可以将光场限制在腔内,有效增强探测器的吸收.通过研究谐振腔内光场谐振条件及谐振模式下探测器响应度增强的机理,建立了驻波效应下谐振腔增强型石墨烯光电探测器光吸收模型,仿真分析谐振腔反射镜反射率、谐振腔腔长对于腔内光场增强器件性能的影响.理论分析表明,谐振腔增强型石墨烯光电探测器在850 nm处响应度可达0.5 A/W,相比无腔状态下提高了32倍;半高全宽为10 nm.采用谐振腔结构能够提高石墨烯光电探测器件的光电响应,为解决光电探测器响应度与响应速度之间的相互制约关系提供了途径. 展开更多
关键词 谐振腔 石墨光电探测器 响应度 波长选择性
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基于1.06μm波长的谐振腔型石墨烯光电探测器的信噪比分析 被引量:1
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作者 梁振江 刘海霞 +2 位作者 刘凯铭 牛燕雄 尹贻恒 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期356-360,共5页
雪崩光电二极管由于具有高增益特性而广泛应用于激光测距机中,但由于在电流倍增过程中引入的高附加噪声,使激光测距机进一步提高信噪比遇到了瓶颈。石墨烯具有高电子迁移率、零带隙结构、独特光吸收系数等特性使其广泛应用于激光器、光... 雪崩光电二极管由于具有高增益特性而广泛应用于激光测距机中,但由于在电流倍增过程中引入的高附加噪声,使激光测距机进一步提高信噪比遇到了瓶颈。石墨烯具有高电子迁移率、零带隙结构、独特光吸收系数等特性使其广泛应用于激光器、光调制器、透明电极以及超快光电探测器。该研究提出了一种高信噪比的谐振腔型石墨烯光电探测器的设计方法。以波长为1.06μm的激光为例,采用光学传输矩阵法和散射矩阵法,研究了光波在谐振腔传输和吸收层吸收的机理,建立了谐振腔型光电探测器的光吸收模型,通过优化,器件最终量子效率达到91.2%,响应度达到0.778A·W^(-1),半高全宽达到6nm;分析石墨烯在谐振腔中的位置对器件吸收率的影响,发现在满足谐振条件下,器件吸收率随石墨烯位置呈现周期性变化,腔长的改变不改变吸收率峰值,而是改变了吸收率峰值对应的石墨烯在谐振腔中的位置,当腔长是入射光半波长的n倍时,随着石墨烯位置变化,将出现2n个吸收率峰值,且关于谐振腔中心点对称分布;选择石墨烯距顶层反射镜0.402 8μm时,器件吸收率达到94%,相比单层石墨烯,吸收率提高了16dB;通过对比求解谐振腔型石墨烯光电探测器和雪崩光电二极管信噪比方程,得出谐振腔型石墨烯光电探测器信噪比可达到90.3,较雪崩光电二极管提高了10dB;理论分析表明,谐振腔型石墨烯光电探测器具有高吸收率、高量子效率和高信噪比,研究成果将对激光测距机接收系统中光电探测器的更新设计和应用提供理论参考。 展开更多
关键词 谐振腔 石墨光电探测器 吸收率 量子效率 信噪比
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High Performance Ultraviolet Photodetector Fabricated with ZnO Nanoparticles-graphene Hybrid Structures 被引量:1
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作者 刘金养 于欣欣 +4 位作者 张光辉 吴昱昆 张琨 潘楠 王晓平 《Chinese Journal of Chemical Physics》 SCIE CAS CSCD 2013年第2期225-230,I0004,共7页
Ultraviolet (UV) photodetector constructed by ZnO material has attracted intense research and commercial interest. However, its photoresistivity and photoresonse are still unsatisfied. Herein, we report a novel meth... Ultraviolet (UV) photodetector constructed by ZnO material has attracted intense research and commercial interest. However, its photoresistivity and photoresonse are still unsatisfied. Herein, we report a novel method to assemble ZnO nanoparticles (NPs) onto the reduced graphite oxide (RGO) sheet by simple hydrothermal process without any surfactant. It is found that the high-quality crystallized ZnO NPs with the average diameter of 5 nm are well dispersed on the RGO surface, and the density of ZnO NPs can be readily controlled by the concentration of the precursor. The photodetector fabricated with this ZnO NPs- RGO hybrid structure demonstrates an excellent photoresponse for the UV irradiation. The results make this hybrid especially suitable as a novel material for the design and fabrication of high performance UV photodector. 展开更多
关键词 ZnO nanoparticle Reduced graphite oxide Hybrid structure UV photodector
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