SCMs|混合维度WS2/WSe2/Si单极势垒异质结构用于高性能光电探测

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。

近日，广东工业大学郑照强副教授、陈瑜高级工程师和暨南大学杜纯博士等人在Science China Materials发表研究论文，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。

本文要点：

1) 在混合维度WS₂/WSe₂/p-Si单极势垒异质结光电探测器中，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。

2) 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。

3) 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。

这项工作为设计高性能的光电器件开辟了新方案。

文章信息

Huang Z., Yang M., Qiu Z., et al. Mixed-dimensional WS₂/WSe₂/Si unipolar barrier heterostructure for high-performance photodetection. Sci. China Mater. (2023).

https://doi.org/10.1007/s40843-022-2393-4

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