基于石墨烯/MoS2/III-V族半导体管状异质结构的双模式线偏振光探测器

沈明阳，王琦，刘昊，王俊，叶寒，刘凯，黄永清，任晓敏（北京邮电大学信息光子学与光通信全国重点实验室）

摘要：通过立体组装技术研制具备全向探测能力的线偏振光探测器在空间目标探测及识别领域具有重要意义，但此类器件目前仅能工作在单一模式下。为此，设计并制备一种基于石墨烯/MoS2/III-V 族半导体管状异质结构双模式线偏振光探测器。通过在III-V 族半导体卷曲管状异质结构中引入两层不同的二维材料，结合共面三电极结构，成功在管状器件中实现双模式线偏振光探测。该器件的光谱响应范围覆盖300~950 nm（ 紫外到近红外），尤其在638 nm红光照射下，综合性能表现优异：在光伏模式（零偏压）下，二向色比为1.51，响应度达125 mA/W，开关比达300，归一化探测率为2.74×1011 Jones（1 Jones=1 cm·Hz1/2/W），上升时间和下降时间分别为360 和610 μs ，并具备自驱动线偏振成像能力；在光电导模式（1 V 偏压）下，二向色比为1.22，响应度达288 A/W，归一化探测率为1.5×109 Jones，同时可模拟光电神经突触功能。研究突破管状线偏振探测器单模式工作的局限，凸显管状异质结构在多功能光电器件中的应用潜力，有望为偏振成像、军事伪装识别、光通信与光计算等关键领域提供新的器件平台。

关键词：双模式线偏振探测；管状异质结构；III-V族半导体；石墨烯；二硫化钼