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热电堆红外探测器主要是由热电偶为基本单元所构成的一种探测器件, 因其原理简单、工作时不需要冷却设备等优势已被广泛应用在生产生活的各个方面. 然而, 传统热电堆器件所选用材料的吸收率通常处在较低水平, 并且大部分与微加工工艺不兼容. 在此, 本文设计提出了一种带有垂直石墨烯(vertical graphene, VG)的金属热电堆红外探测器. 通过等离子体增强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)生长VG并将其保留在器件的热结处, 从而实现热电堆红外探测器的宽带和高响应特性. 这种复合结构的探测器在波长792 nm的情况下, 室温响应率最高可达1.53 V/W, 与没有VG的热电堆红外探测器相比, 前后响应结果可增加28倍左右, 响应时间缩短至0.8 ms左右. 该制备过程与微加工工艺相兼容, 同时整体提升了器件性能, 并适合于大规模生产. 此外, 利用表面等离激元共振的原理将VG与金属纳米颗粒相互结合, 发现在前后同等条件下材料的光吸收有明显的增强, 所产生的热电势响应最高可增6倍. 以上结果表明, VG在多种应用中具有巨大的潜力, 包括光电检测、微发电装置等, 该技术为制备高性能热电堆红外探测器和其他传感器件提供了一种新的途径.

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《带有垂直石墨烯的金属热电堆红外探测器》

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文件号：296153

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