由于石墨烯材料单原子层厚度的限制，难以通过传统集成电路制造工艺中的离子注入技术，实现石墨烯材料的可控掺杂。另外，原位生长掺杂、化学修饰掺杂等技术又难以实现p-n异质结所需的选区掺杂。因此，实现石墨烯可控性掺杂(掺杂种类、浓度和区域)，进而构建高质量石墨烯p-n异质结阵列存在挑战。
统半导体p-n异质结是双极型晶体管和场效应晶体管的核心结构，是现代集成电路技术的基础。同样，构建石墨烯p-n异质结也是未来发展基于石墨烯的集成电路和光电探测技术的关键。
通过控制注入离子的种类和剂量，实现了具有精确掺杂浓度的n型和p型石墨烯；通过选区注入，在同一基底的相邻区域内分步注入n型掺杂离子和p型掺杂离子，成功构建出水平石墨烯p-n异质结阵列。石墨烯p-n异质结阵列具有优异的光电探测性能，其响应度达到1.4~4.7AW-1，探测率达到~1012cmHz1/2W-1。这一研究为研制低成本、大规模、高效率石墨烯光电探测器提供了一种解决方案，有望促进石墨烯材料在光电探测领域的规模化应用。
该工作得到国家科技重大专项、国家自然科学基金、中国科学院前沿科学重点研究项目、中科院战略性先导科技专项、上海市学术/技术带头人计划等相关研究计划的支持。