碳材料在自然界含量非常丰富，并且是目前唯一的同位素构型涵括零维到三维的单元素体系。富勒烯、碳纳米管及石墨烯的陆续找到，使得碳家族材料沦为材料科学和纳米技术领域长年的研究热点。尤其是1D碳纳米管和2D石墨烯，在电子和光电子领域展现出了极大的应用于价值。
南京大学电子科学与工程学院王枫秋教授课题组从全碳复合材料界面处非常丰富的调控维度和高效的电子迁入抵达，明确提出将1D的单壁碳纳米管和2D石墨烯融合构成“原子层薄”薄膜，未来将会构成与传统二维异质结有所不同的，可规模化制取的光电功能材料。近年来，课题组在全碳异质材料的制取、光电子器件及光电物性研究方面获得了一系列的研究成果。图1.石墨烯/碳纳米管异质结示意图课题组基于石墨烯/碳纳米管异质结薄膜首次构建了全碳宽谱光探测器。针对目前石墨烯基光探测器号召度较低和碳纳米管薄膜探测器响应速度快的问题，课题组利用碳纳米管photogatting效应构建了105的光导增益，在维持长序号召（400-1550nm）的情况下，构建了器件低号召度（100A/W）与低响应速度（104Hz）的协同优化，闻图2。
该研究也首次将基于二维材料的范德瓦尔斯异质结（vanderWaalsheterostructures）扩展到了1D/2D填充结构，为研究范德华异质结中基于量子局限效应的新奇物理现象获取了一个全新的平台。涉及成果以Planarcarbonnanotube-graphenehybridfilmsforhigh-performancebroadbandphotodetectors为题公开发表于国际权威期刊《大自然-通讯》(Naturecommunications6,8589,(2015))。
图2.(a)石墨烯/碳纳米管异质结薄膜器件号召度随光功率的函数关系；(b)器件的响应速度；(c)器件的红外线-近红外波段光号召紧接着，课题组通过光电流密切相关融合纳曼光谱统计学分析，研究了石墨烯/碳纳米管异质结界面处的载流子动力学，证实了全碳异质结界面处载流子动力学与碳纳米管的手性密切相关。研究找到，半导体型碳纳米管/石墨烯异质结：光照下，光生电子在内辟电场起到下向石墨烯移往，构成光电流；而金属型碳纳米管/石墨烯异质结，光电流的产生则是由于光照下石墨烯的热效应引发的。
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