Graphene-ITO pn junction photodetector

본 연구에서는 플루오로벤젠을 이용한 표면 처리로 순수 그래핀 표면을 부분 불소화된 p-형 그래핀으로 기능화하였으며 p-형 그래핀 전극위에 n-형 ITO 전극을 RF 스퍼터링 방식으로 증착하여 pn 접합 기반의 광검출기를 제작하였다. ITO 전극은 그래핀과의 접합 면적을 제어하기 위하여 메탈마스크를 이용하여 200, 500 um의 격자 구조 및 5:5 면적 비율로 p-형 그래핀 표면에 증착하였다. 제작한 그래핀-ITO pn 접합 광검출기를 평가하기 위한 광원으로는 468 nm 파장의 LED 광원을 사용하였으며 광검출기는 −5 V에서 5 V까지 전압을 인가하였다. LED 빛의 강도가 증가할수록 pn 접합 광검출기의 광전류 크기는 ITO 증착 형태와 무관하게 증가하였으며 암전류(dark current)는 ITO 증착 형태에 따라 크기가 다르게 측정되었다. 특히, ITO 전극을 200 um 격자 구조로 증착시킨 pn 접합 광검출기의 암전류 크기는 –1.07×10-7 A이고 마이크로 패턴 없이 ITO 전극이 p-형 그래핀 표면에 5:5로 증착된 pn 접합 광검출기는 –2.00×10-6 A이며 200 um 패터닝 구조의 pn 접합 광검출에서 암전류 크기가 120배 감소하였다.