單晶硅由于其成本較低、制造工藝成熟、高的載流子遷移率以及長期穩定性等特點是一種理想的光敏感材料，然而相對于紫外光，傳統的硅基光電探測器對于可見和近紅外光輻射往往表現出更強的靈敏度。為了實現紫外光檢測，硅基光電探測器通常需要配置濾光片以阻擋可見和近紅外光子，這無疑會增加器件制造成本和復雜性。

近日，我校微電子學院先進半導體器件與光電集成實驗室利用納米加工的方法制備出直徑約為45納米的硅納米線陣列結構，并利用單層石墨烯作為透明頂電極，獲得了一種基于石墨烯/小尺寸硅納米線陣列結構的自驅動紫外光電探測器。器件分析表明，該器件對紫外光較為敏感，但對可見光和紅外光等其他入射光卻不敏感，典型的抑制比為25（圖1）。另外，該器件365 nm光照下的響應度、比探測率和外部量子效率分別估計為0.151 A/W、1.37×1012Jones和62%，與其它基于寬禁帶半導體的光電探測器相比性能相當甚至更好。這種反常的光電特性通過解析麥克斯韋方程發現與HE1m泄漏模式共振（LMR）有關，它能夠對各種材料的納米線結構的吸收光譜進行調節。另外，這種LMR高度依賴于納米線陣列的直徑和周期而對納米線長度與光的入射角度不敏感（圖2）。這些結果表明，窄帶隙半導體納米線結構同樣可以構建紫外光電探測器，這對于各種光電子器件和系統都非常重要。

該工作以“Leaky Mode Resonance-Induced Sensitive Ultraviolet Photodetector Composed of Graphene/Small Diameter Silicon Nanowire Array Heterojunctions”為題發表在國際著名學術期刊ACS Nano, 2021, 15, 16729-16737。我校微電子學院2019級碩士生王俊杰同學為論文的第一作者，論文工作得到國家自然科學基金、中央高校基礎研究基金以及安徽省先進功能材料與器件實驗室開放基金資助。

論文鏈接//pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c06705