SCMs|构建SnS2/Bi2X3 (X=Se,Te)范德华异质结构提升其光电性能

基于新型先进材料的异质结构为提高光电器件的光电性能奠定了基石。能带排列是理解异质结构中载流子输运机理和界面动力学的关键。近日，西北大学徐新龙教授等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文，利用物理气相沉积法和化学气相沉积法制备了SnS₂/Bi₂X₃ (X=Se,Te)范德华异质结构。通过高分辨率X射线光电子能谱测量的能带排列证实了I型SnS₂/Bi₂Se₃和II型SnS₂/Bi₂Te₃异质结构的成功制备。

图1 SnS₂/Bi₂X₃ (X = Se, Te)异质结生长的示意图。

基于SnS₂/Bi₂X₃异质结构的光电化学型光电探测器的光电响应得到了极大的提高。I型SnS₂/i₂Se₃和II型SnS₂/Bi₂Te₃异质结构的光电流密度均比SnS₂、Bi₂Se₃和Bi₂Te₃的光电流密度高一个数量级以上。

SnS₂/Bi₂X₃异质结构光电性能的显著提高主要是由于：(i) 异质结构中光激发电子和空穴的有效分离；(ii) SnS₂//Bi₂X₃异质结构与电解质界面具有更高的电荷转移效率和载流子密度；(iii) 异质结构的构建拓宽了光的吸收范围。此外，直立的SnS₂还可以有效地捕获光子以提高其光电性能。I型SnS₂/Bi₂Se₃异质结构的光电性能优于II型SnS₂/Bi₂Te₃异质结构，这主要源于异质结构/电解质界面上更高效的电荷传输能力。

实验研究结果表明，I型和II型异质结构的构建为开发高性能光电探测器及其他光电器件提供了新思路。

文章信息

Luo, M., Lu, C., Liu, Y. et al. Band alignment of type-I SnS₂/Bi₂Se₃ and type-II SnS₂/Bi₂Te₃ van der Waals heterostructures for highly enhanced photoelectric responses. Sci. China Mater. (2021). https://doi.org/10.1007/s40843-021-1820-y

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