Les performances de MoS₂ Les dispositifs dépendent fortement de leurs caractéristiques matérielles, de leurs structures et de leurs techniques de fabrication. Par conséquent, les caractéristiques de photodétection de MoS₂ les dispositifs peuvent être déterminés par divers effets physiques, qui contribuent au développement du MoS₂ à large bande -photodétecteurs basés sur.

Une équipe de recherche de l'école des sciences et de l'ingénierie électroniques de l'Université du Sud-Est a développé du MoS₂ à large bande. photodétecteur, couvrant une plage de 410 à 1550 nm. Grâce à une série d'expériences électriques et optoélectroniques, l'article révèle le mécanisme de fonctionnement de la réponse optique multibande du MoS₂ appareil.

Les travaux sont publiés dans la revue Advanced Devices &Instrumentation .

Ces dernières années, les photodétecteurs à large bande ont joué un rôle important dans divers domaines tels que la communication optique, l'imagerie, la transmission, la détection, la sécurité environnementale et la surveillance. En tant que matériau bidimensionnel typique, le bisulfure de molybdène (MoS₂ ), un dichalcogénure de métal de transition, a attiré une attention particulière en raison de ses excellentes propriétés électriques et optiques, ainsi que de sa facilité de traitement.

Cependant, la bande interdite de MoS₂ limite la portée de détection de ses photodétecteurs. Pour élargir la plage de réponse de MoS₂ photodétecteurs, diverses méthodes de traitement chimique ont été rapportées. De plus, l'intégration de MoS₂ les détecteurs dotés de nanostructures photoniques permettent une réponse lumineuse améliorée et élargie.

Néanmoins, MoS₂ exfolié mécaniquement les photodétecteurs préparés sans traitement chimique possèdent des avantages irremplaçables. La réalisation d'une photodétection sous-bande interdite dans les dichalcogénures de métaux de transition par exfoliation mécanique est devenue un objectif de recherche actuel. De plus, les performances des photodétecteurs de matériaux bidimensionnels sont étroitement liées aux structures des dispositifs et aux méthodes de fabrication.

Dans cette étude, un MoS₂ multicouche Un photodétecteur à transistor à effet de champ (FET) a été préparé à l'aide d'une méthode d'exfoliation mécanique, présentant une large plage de détection spectrale allant jusqu'à 1 550 nm. Les résultats expérimentaux démontrent que le MoS₂ optimisé Le FET présente une résistance plus faible et des caractéristiques de contrôle de grille plus stables.

En exfoliant mécaniquement le MoS₂ multicouche au cours du processus de pré-transfert, une réactivité élevée et une détectivité spécifique ont été obtenues sous un éclairage de 480 nm. Le dispositif présente de bonnes caractéristiques de sortie et de transmission sous une lumière incidente allant de 410 à 800 nm, et il est photosensible. La bande passante de réponse peut être étendue jusqu'à 1 550 nm, permettant une réponse à large bande sur plusieurs régions spectrales.

De plus, les caractéristiques de transport du porteur et les réponses du dispositif en fonction du temps à différentes longueurs d'onde ont été analysées. La détection de la lumière visible est basée sur les effets photoconducteurs et photosensibles, tandis que la détection de la lumière infrarouge au-delà de la bande interdite repose principalement sur l'effet photothermique.

Une équipe de recherche de l'Université du Sud-Est a expliqué les différentes caractéristiques électriques entre le MoS₂ avant et après transfert. appareils à travers les différents modes de contact entre MoS₂ et Au. La différence de potentiel de surface (SPD) au MoS₂ -Au jonction d'un MoS₂ post-transfert Le dispositif a été observé en utilisant la microscopie à force de sonde Kelvin.

Sur la base des résultats de mesure du SPD et de la différence de travail d'extraction, il a été constaté que le travail d'extraction de MoS₂ est environ 0,05 eV plus petit que celui de Au. Le diagramme de bande d'énergie avant et après contact a révélé la présence d'une barrière Schottky au MoS₂ -Interface Au, ce qui a entraîné un comportement électrique inférieur. Dans le cas des dispositifs de pré-transfert, le MoS₂ -L'interface Au a été influencée par l'épinglage au niveau de Fermi, conduisant à une réduction de la fonction de sortie de Au en dessous de celle de MoS₂ . En conséquence, un contact ohmique s'est formé au niveau du MoS₂ -Interface Au, réduisant la résistance de contact et augmentant le courant.

Cette étude présente un MoS₂ multicouche exfolié mécaniquement optimisé. détecteur rétroactif doté de capacités de photodétection multibandes. Grâce au processus de fabrication optimisé avant transfert, le dispositif présente des performances de transport de charge améliorées.

Sans traitement chimique, le MoS₂ Le détecteur réalise une large photodétection spectrale au-delà du MoS₂ bande interdite. L'appareil démontre une réactivité maximale de 33,75 A W ⁻¹ à la lumière visible (480 nm), avec une détectivité spécifique correspondante de 6,1 × 10 ¹¹ cm Hz ^1/2 W ⁻¹ . Le mécanisme de réponse sous la lumière visible est attribué aux effets de photodéclenchement et de photoconductivité.

De plus, l'appareil présente une réponse à la lumière infrarouge de 1 550 nm, dépassant la limitation de la bande interdite, attribuée à la variation de la concentration de porteurs provoquée par l'effet photothermique. Le comportement de photodétection à large bande du dispositif est attribué à l'effet photoélectrique dans la lumière visible et à l'effet photothermique dans la lumière infrarouge, fournissant des informations sur la détection à large bande à température ambiante et démontrant un potentiel significatif dans divers domaines tels que la furtivité infrarouge, la vision industrielle et la surveillance environnementale. .