Massimo Valentino1, Carmela BonavolontĂ 1, Antonio Vettoliere1, Ivo Rendina1, Berardo Ruggiero1, Paolo Silvestrini2,1
1 CNR- ISASI, Institute of Applied Sciences and Intelligent Systems, via Campi Flegrei 34, 80078, Pozzuoli (Naples), Italy
2 DMF – Dept. Of Mathematics and Physics Università della Campania “L. Vanvitelli” 81100 Caserta, Italy
I fotorivelatori sono di grande interesse in diverse applicazioni tecnologiche grazie alla loro capacitĂ di convertire un segnale ottico in segnale elettrico attraverso l’interazione luce-materia. I fotorilevatori a banda larga, sono utilizzati in molteplici applicazioni quali il monitoraggio ambientale, il rilevamento di incendi, le osservazioni astronomiche. Le caratteristiche ottiche ed elettroniche dei fotosensori studiati presso ISASI sono utili in diverse applicazioni e sensibili in un intervallo UV -IR. In questa attivitĂ di ricerca è stato realizzato un fotorivelatore a eterogiunzione basato su ossido di grafene ridotto (rGO) utilizzando la tecnica di spin coating. Dalla caratterizzazione elettro-ottica di film sottili di GO e di rGO depositati su substrato di vetro ha rivelato assorbimento nel range UV-Vis-IR con un gap di energia del film rGO pari a circa 2.8 eV. L’effetto del processo di riduzione del GO sulla capacitĂ di fotorisposta del dispositivo basato sulla eterogiunzione rGO/n-Si è stato studiato eseguendo misure delle caratteristiche corrente-tensione (Fig. 1(a)). Inoltre, le caratteristiche corrente/tensione sono state interpretate proponendo un diagramma delle bande di energia dell’eterogiunzione rGO/n-Si. Il fotorilevatore realizzato dimostra una fotorisposta in un ampio intervallo spettrale con una responsivity e una detectivity di 0,20 A/W (Fig. 1(b)) e 7 Ă— 10^10 cm Hz/W, rispettivamente. In particolare, i risultati ottenuti indicano che il dispositivo basato su rGO può essere utile per il rilevamento delle radiazioni a banda larga. Questa attivitĂ di ricerca ha dimostrato la fattibilitĂ nel realizzare un dispositivo basato su eterogiunzione rGO/n-Si per rilevare la luce UV-Vis-IR, con buone performance in modo che possa essere annoverato tra i fotorilevatori a banda larga di prossima generazione utili per applicazioni innovative e compatibili con tecnologia dei dispositivi in silicio.
Figura 1: (a) Caratteristica corrente-tensione del fotorivelatore basato su eterogiunzione rGO/n-Si utilizzando un diodo laser alla lunghezza d’onda di 378 nm a varie potenze (da 0.1 mW a 1 mW); (b) Responsivity del dispositivo basato su eterogiunzione rGO/n-Si nel range spettrale Uv-Vis-IR.