С момента успешного получения графена он приобрел широкое внимание в различных областях благодаря своим превосходным материаловым свойствам, особенно благодаря быстрому фототоковому отклику, широкому спектральному поглощению и размерным преимуществам, являясь одним из идеальных материалов для создания микро- и наноразмерных фотодетекторов. В настоящее время графеновые фотодетекторы уже реализованы, но графеновые детекторы на основе традиционных структур имеют проблемы с низкой эффективностью поглощения света и плохой фоточувствительностью. Усиление поглощения света с помощью плазмонов — осуществимый технический путь, однако он сталкивается с проблемами слишком сложной микро- и наноструктуры, высокой стоимостью и недостаточной производительностью. В данной работе предложена гетероструктура на основе Au-решетки/графен/h-BN/SiO2, использующая эффект фонон-поляритонов, возникающий при взаимодействии h-BN с инфракрасным светом, локализующего ИК-свет в графене, что усиливает поглощение графена и всей гетероструктуры; при этом постоянные решетки графена и h-BN близки, позволяя максимизировать превосходные фотоэлектрические свойства графена. С помощью метода конечных элементов (FEM) проведён анализ коэффициента поглощения и распределения электромагнитного поля, который показал, что при частоте падающего света 1550 см⁻¹ плотность мощности потерь в слое графена в смешанной структуре Au-решетка/графен/h-BN/SiO2 в 4.4 раза выше, чем в контрольной структуре Au-решетка/графен/SiO2, а коэффициент поглощения в 6.5 раза выше. Кроме того, управление толщиной h-BN, толщиной Au-электрода и шириной решетки позволяет регулировать интенсивность поглощения. Это исследование предоставляет теоретическую основу для реализации среднеинфракрасных фотодетекторов на основе графена.

графен;гексагональный нитрид бора;фононные поляритоны