碳基新颖光电器件领域获系列成果

紧接着，课题组通过光电流表征结合拉曼光谱统计学分析，研究了石墨烯/碳纳米管异质结界面处的载流子动力学，证实了全碳异质结界面处载流子动力学与碳纳米管的手性密切相关。研究发现，半导体型碳纳米管/石墨烯异质结：光照下，光生电子在内建电场作用下向石墨烯转移，形成光电流；而金属型碳纳米管/石墨烯异质结，光电流的产生则是由于光照下石墨烯的热效应引起的。相关成果以Charge transfer at carbon nanotube-graphene van der Waals heterojunctions为题发表于纳米领域知名期刊《Nanoscale》(Nanoscale, 8, 12833, (2016))

图3. (a) 碳纳米管/石墨烯薄膜SEM；(b) 不同碳纳米管/石墨烯界面处电荷转移示意图

全碳体系非凡的力学特性使其在柔性电子学领域具有极大的应用空间，课题组利用石墨烯/碳纳米管异质结薄膜在柔性衬底PET上面构建晶体管，演示了器件在不同应力曲度下依然能够保持很好的光电响应（响应度~50 A/W，响应速度~40 ms），见图4。该工作证实了全碳材料体系具有良好的机械柔韧性，并且具有大面积集成的优势，在可穿戴器件领域具有潜在应用价值。相关成果以Graphene-carbon nanotube hybrid films for high performance flexible photodetectors为题发表于纳米领域知名期刊《Nanoscale》(Nano Research 10, 1880, (2017))

图4. (a) 全碳柔性器件示意图；(b) 柔性器件的响应度函数，插图为器件显微镜图像；(c) 柔性器件的响应速度