传感器技术作为人类观察世界的主要工具,一直以来都是全世界产学研人员关注的重点。高性能的图像传感器在科研、生活、生产等方方面面都有着举足轻重的作用。现存的商用硅基探测器或多或少存在一些问题,如探测信号较弱,探测范围较窄等。如何提高硅基光电探测器的性能,是目前学界亟待解决的问题。石墨烯(Graphene)是一种新型二维材料,是目前世界上最薄却也是最坚硬的纳米材料。它有着极高的透明度和热系数,常温下电子迁移率超过14000 cm~2/V·s。且石墨烯内部的光学跃迁特性,可以将光吸收波段范围拓展至红外甚至太赫兹波段。石墨烯具有良好的柔性,可以用简单的方法覆盖在其他半导体材料上,构成性能优异的石墨烯场效应晶体管(FET)、石墨烯异质结等等。基于此,本文进行了如下研究:(一)提出了基于单层石墨烯/二氧化硅/硅/多层石墨烯结构的红外增强电荷耦合器件,分析了该器件的工作原理,解释了该结构对硅基石墨烯光电探测器的提升作用。(二)设计并制备了基于单层石墨烯/二氧化硅/硅/多层石墨烯复合结构的红外增强电荷耦合器件,测试了器件的各项参数。该器件通过使用多层石墨烯与硅材料之间形成的肖特基结,提高了电荷耦合器件对光线的吸收性能,拓展了器件的探测波长范围。(三)设计并完成了器件在各个波段光线下的拍照实验。该器件具有宽光谱、高增益、高感光度、加工简单等优点,有极高的应用前景和商业价值。