混合维度WS_2/WSe_2/Si单极势垒异质结构用于高性能光电探测（英文）

作者：黄梓豪; 杨孟孟; 邱智聪; 罗中通; 陈瑜^*; 杜纯^*; 姚健东; 董华峰; 郑照强^*; 李京波

来源：Science China-Materials, 2023, 66(06): 2354-2363.

• unipolar barrier structure
• mixed-dimensional device
• WS_2/WSe_2/p-Si heterojunctions
• photodetector
• dark current suppression

单极势垒异质结构可以选择性地降低暗电流,但不影响光电流,是一种构建高性能光电探测器的有效策略.特别地,具有可调谐能带结构和自钝化表面的二维(2D)材料不仅能满足能带匹配要求,而且避免了界面缺陷和晶格失配,有助于设计单极势垒异质结构.这里,我们展示了一种混合维度WS2/WSe2/p-Si单极势垒异质结光电探测器.其中,2D WS2充当光子吸收体,原子级厚度的WSe2充当单极势垒,3D p-Si充当光生载流子收集器.插入的WSe2不仅减轻了有害的衬底效应,而且形成了高导带势垒,可以过滤掉若干暗电流分量,同时不影响光电流.在隧穿效应和载流子倍增效应的驱动下,该WS2/WSe2/p-Si器件表现出高于105的高开/关比、2.39×1012 Jones的高探测度和8.47/7.98毫秒的快速上升/衰减时间.这些优点显著优于传统的WS2/p-Si器件,为设计高性能的光电器件开辟了一个新方案.

• 单位
  中山大学; 华南师范大学; test; 暨南大学