石墨烯（Graphene）做為自然界最薄的材料，自從2004年被K.S.Novoselov和A.K.Geim發(fā)現(xiàn)以來，得到了前所未有的關(guān)注，兩人并因此獲得了2010年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。石墨烯是由單層碳原子密堆成二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的一種新型碳材料，具有極高的載流子遷移率，超高的電子運(yùn)動(dòng)速度,良好的透光率等優(yōu)點(diǎn)；遠(yuǎn)優(yōu)于目前常用的材料，使得石墨烯在高速光電探測等領(lǐng)域展示出巨大的應(yīng)用價(jià)值。由石墨烯與硅組成的新型光電探測器,具有探測波段廣、響應(yīng)度高、響應(yīng)速度快、與硅工藝兼容和價(jià)格低廉等眾多優(yōu)勢，是極具潛力的光電探測器。然而在石墨烯等的應(yīng)用中，如何改善器件的接觸電阻、改進(jìn)材料的結(jié)構(gòu)以提高器件工作性能，成為研究的一個(gè)重要方向，也是石墨烯電子器件能否得到實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵。

　　石墨烯等二維材料在未來微納電子器件的應(yīng)用中，與傳統(tǒng)三維材料的接觸不可避免。這種情況下，大的接觸電阻往往會制約器件的性能。特別是在用金屬做電極時(shí)，大的接觸電阻使得材料本身優(yōu)越的高頻電學(xué)特性不能被充分發(fā)揮。為解決這一問題，浙江大學(xué)徐楊老師的研究小組，在浙大信電學(xué)院李爾平、尹文言、楊建義、駱季奎、程志淵等多位教授的指導(dǎo)下，選擇關(guān)注于二維/三維材料體系中的接觸這一難題，通過研究金屬、石墨烯、二維半導(dǎo)體及傳統(tǒng)半導(dǎo)體之間的接觸電阻，分析其物理機(jī)制及改進(jìn)方法，為提升基于石墨烯等二維材料的電子器件性能提供了思路。該成果最近發(fā)表在期刊ACSNano(IF=13.3)。

　　將零維的量子點(diǎn)與二維的石墨烯結(jié)合起來，二者之間的電荷轉(zhuǎn)移可以調(diào)節(jié)石墨烯的功函，同時(shí)量子點(diǎn)薄層也可以起到減少光學(xué)反射的作用。利用這一思路，該研究團(tuán)隊(duì)與浙大硅材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室合作，在皮孝東和楊德仁教授的指導(dǎo)下，實(shí)現(xiàn)了超高響應(yīng)度、超快響應(yīng)時(shí)間的量子點(diǎn)/石墨烯/硅光電探測器。量子點(diǎn)通過旋涂的方式覆蓋到石墨烯/硅肖特基結(jié)的表面，工藝簡單可控，光電流和時(shí)間響應(yīng)測試表明，該探測器的多項(xiàng)性能達(dá)到文獻(xiàn)報(bào)道同類型器件的優(yōu)異水平。值得指出的是，基于量子點(diǎn)與石墨烯耦合的硅基光電二極管的穩(wěn)定性優(yōu)異、器件工藝重復(fù)性好。目前的研究結(jié)果對石墨烯/硅高性能光電探測器的發(fā)展具有推進(jìn)作用。此項(xiàng)工作在解決器件高速測試難題過程中，還得到了陳紅勝、章獻(xiàn)民等老師及其團(tuán)隊(duì)成員的特別幫助。研究結(jié)果最近發(fā)表在期刊AdvancedMaterials(IF=18.9)。

　　對于石墨烯等二維材料，單一的結(jié)構(gòu)不足以滿足更廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用需求，通過可控制的組裝技術(shù)將之組裝成更復(fù)雜的層狀材料可以解決這一不足。該研究團(tuán)隊(duì)在浙大高超教授和UCLA段襄鋒教授的指導(dǎo)下，并和浙大柔性電子聯(lián)盟的陳偉球、謝濤、駱季奎、宋吉舟、董殊榮等教授深入的探討與啟發(fā)下，比較研究了從二維材料中得到三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)的合成方法、材料性能及其在傳感、柔性電子器件等方面的應(yīng)用。研究成果已發(fā)表在期刊ChemicalSocietyReviews（IF=34.1）,并被編輯選為期刊封面推薦給讀者。

　　此項(xiàng)學(xué)科的交叉研究在開展過程中還得到了俞濱、仇旻、彭笑剛等教授與其團(tuán)隊(duì)的研究生們在器件結(jié)構(gòu)電容與電阻優(yōu)化設(shè)計(jì)、高質(zhì)量石墨烯/硅肖特基結(jié)工藝流片、量子點(diǎn)合成與表征、高分辨電子顯微鏡（HRTEM、SEM）表征、FTIR、Raman表征、皮秒激光脈沖光路搭建、GHz高速光電測試與斬波器調(diào)制、光電探測器件陣列芯片封裝、外圍濾波與低噪聲跨阻放大電路與測試等方面的指導(dǎo)與建議，該課題也得到浙江省杰出青年自然科學(xué)基金（項(xiàng)目資助號：LR12F04001）和國家基金（61274123和61474099）的資助。