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Self-Assembled UV Photodetector Made by Direct Epitaxial GaN Growth on Graphene

Authors :
Vincent Bouchiat
Bruno Gayral
Jean Dijon
Bérangère Hyot
Timotée Journot
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI)
Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Systèmes hybrides de basse dimensionnalité (NEEL - HYBRID)
Institut Néel (NEEL)
Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])
Nanophysique et Semiconducteurs (NPSC)
PHotonique, ELectronique et Ingénierie QuantiqueS (PHELIQS)
Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Département des Technologies des NanoMatériaux (DTNM)
Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN)
Institut National de L'Energie Solaire (INES)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de L'Energie Solaire (INES)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Systèmes hybrides de basse dimensionnalité (HYBRID)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de L'Energie Solaire (INES)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Source :
ACS Applied Materials & Interfaces, ACS Applied Materials & Interfaces, 2018, 10 (22), pp.18857-18862. ⟨10.1021/acsami.8b01194⟩, ACS Applied Materials & Interfaces, Washington, D.C. : American Chemical Society, 2018, 10 (22), pp.18857-18862. ⟨10.1021/acsami.8b01194⟩
Publication Year :
2018
Publisher :
HAL CCSD, 2018.

Abstract

Hybrid systems based on the combination of crystalline bulk semiconductors with 2D crystals are identified as promising heterogeneous structures for new optoelectronic applications. The direct integration of III–V semiconductors on 2D materials is very attractive to make practical devices but the preservation of the intrinsic properties of the underlying 2D materials remains a challenge. In this work, we study the direct epitaxy of self-organized GaN crystals on graphene. We demonstrate that severe metal–organic chemical vapor deposition growth conditions of GaN (chemically aggressive precursors and high temperatures) are not detrimental to the structural quality and the charge carrier mobility of the graphene base plane. Graphene can therefore be used both as an efficient sensitive material and as a substrate for GaN epitaxy to make a self-assembled UV photodetector. A responsivity as high as 2 A W–1 is measured in the UV-A range without any further postprocessing compared to simple deposition of contact...

Details

Language :
English
ISSN :
19448244 and 19448252
Database :
OpenAIRE
Journal :
ACS Applied Materials & Interfaces, ACS Applied Materials & Interfaces, 2018, 10 (22), pp.18857-18862. ⟨10.1021/acsami.8b01194⟩, ACS Applied Materials & Interfaces, Washington, D.C. : American Chemical Society, 2018, 10 (22), pp.18857-18862. ⟨10.1021/acsami.8b01194⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....c8e10de409a0161f3686af9837ed75e4