石墨烯探测器的研制对太赫兹探测有何作用？
太赫兹波以其独特的特性有望应用于下一代通信、探测等领域。
太赫兹探测器作为太赫兹应用系统的基础组成部分，在太赫兹技术中起着关键作用。
由于二维结构，石墨烯具有独特的特性，例如极高的电子迁移率、零带隙和与频率无关的光谱吸收，特别是在太赫兹区域，使其成为太赫兹探测器的合适材料。
太赫兹 (THz) 波是频率范围为 0.1~10 THz（波长在 30~3000 微米内）的特定波段的电磁波。
更有趣的是，太赫兹波比红外线和可见光更容易穿透灰尘和烟雾，使其成为在恶劣环境中工作的理想选择。
此外，太赫兹波往往对皮革、塑料等非极性材料具有很强的穿透能力，能够有效探测隐蔽的危险物品，如爆炸物、毒品、枪支等违禁物品，使得太赫兹波对于安全应用很重要。
由于与 X 射线相比，太赫兹波具有低能量光子，因此也适用于生物医学成像和各种疾病的医学诊断，不会对生物组织造成任何光电离的不利影响。
测辐射热计依赖于与温度相关的电阻，当太赫兹波辐射到工作区时，热敏电阻的阻值会发生变化。这种变化可以反映太赫兹的辐射强度，由于太赫兹波的吸收，晶体的温度升高并引起载流子浓度的变化。
肖特基二极管检测器是由金属和半导体之间的肖特基二极管制成的。这种检测器通常在室温 (RT) 下工作，而NFET主要是利用器件通道中激发的等离子波来检测太赫兹波。
由于等离子波的激发只需要少量的能量，因此该检测器具有高响应性。石墨烯在 NFET、纳米电子器件、高灵敏度传感器等各个领域具有巨大的应用潜力。由原子层组成的二维平面结构可以看作是最薄的二维电子气。
石墨烯最常用的太赫兹探测器对特定应用有一些限制。例如，热释电探测器和Golay单元的响应速度较低，难以实时响应皮秒量级的超短太赫兹脉冲信号。
石墨烯具有独特的零带隙结构，具有极高的载流子迁移率，并且可以修改导电性，这些优异的特性使其成为制造太赫兹探测器的理想材料。
采用石墨烯制造的太赫兹探测器通过有效降低高频范围晶体管主要噪声源的影响，提高了器件的工作频率，有效降低了高频器件的噪声。石墨烯探测器的工作原理主要包括光伏效应（PV）、光电导效应、光热电效应（PTE）、测辐射热效应、等离子体波共振等。
根据产生光电流的主导机制不同，还可以将这些零偏探测器再分为两类：一类是PTE或PV探测器，另一类是等离子波共振探测器。
为了增加石墨烯的吸收，可以采用量子点增强、天线耦合增强、等离子体增强等多种有效方式。石墨烯微带边缘与金属电极直接接触会阻碍等离子体共振的激发。
石墨烯制造方法的发展增加了石墨烯的应用，原因是石墨烯的制作方法不同，其性质决定了应用。除了最早发现石墨烯的机械剥离法外，还有液体剥离法、分子束外延、化学气相沉积（CVD）、SiC外延生长等。
机械剥离生产的石墨烯质量高，但工艺难控制，生产的石墨烯难以量产（不同面积、不同层数），也难以生产大面积石墨烯。这些限制使得石墨烯太赫兹探测器难以制造。
CVD合成的石墨烯可以通过改变碳源气体、沉积时间、温度等因素来控制石墨烯的尺寸和层数。
尽管 CVD 生产的石墨烯质量很高，但合成的石墨烯附着在金属基板的表面。在制造探测器之前，它们仍然需要转移到绝缘基板上。
在转移过程中，石墨烯很容易被污染或变脆，从而显著影响石墨烯材料的性能。最常用的是聚合物支撑的转移法，可以将石墨烯完全转移到各种基材上，但转移过程中的蚀刻液和残留的聚合物污染会损害石墨烯的质量，对其流动性有害。
然而，石墨烯与衬底之间没有介电隔离，衬底的电荷会影响探测器的性能。此外，生长环境恶劣、衬底价格高、生长效率低等因素也使得该方法也难以在近期实现量产。
石墨烯太赫兹探测器的制作也面临诸多挑战，在高温和特定条件下，使用甲烷和氢气或其他碳源的混合物将碳原子沉积在金属表面，形成大面积石墨烯薄膜。化学气相沉积主要包括热CVD 、等离子增强 CVD 和热丝 CVD。这些方法可以控制石墨烯的生长厚度和尺寸。
此外，电子束光刻、介质层沉积、石墨烯金属连接等器件制备过程中的标准工艺也需要开发，以制造高可靠性的石墨烯探测器。
CVD可以制备出大面积、与单晶性能一致的石墨烯材料，可以采用直接转移层法实现石墨烯的清洁无损转移。
此外，不断提出新结构的太赫兹探测器，以满足不同环境的需要。采用石墨烯太赫兹探测器的成像系统可实现高清成像，石墨烯场效应管可实现高速通信。
未来它们将在医疗、反恐、通讯、天文探索等方面发挥重要作用。
