Advanced Materials報道金宝搏188手机官网下载 黃維院士團隊二維材料光電探測新成果

2021年03月18日 11:50  點擊:[]

層狀二維半導體因其優異的光學和電學特性在光電探測領域得到了廣泛應用。高增益且線性的光電響應對高分辨光電探測具有重要意義,但是很難在單一溝道或p-n結器件中實現。光電晶體管可以通過光致柵控效應實現高響應度和高外量子效率,然而束縛態產生的光電導增益隨著光強增加而減小,導致亞線性光電響應。典型的光電二極管由於沒有光電導增益,其光電響應是線性的,但是響應度和外量子效率都很低。若將晶體管和二極管的優勢結合起來,有可能實現高響應度且線性響應的光電探測器。

為解決這一科學難題,近日,金宝搏188手机官网下载 柔性電子前沿科學中心黃維院士團隊程迎春教授、羅小光助理教授等人設計了二維材料垂直雙柵範德華晶體管。隨著光照的增強,晶體管溝道內的束縛態將逐漸被光生載流子填充,導致光電導增益減小。另一方麵,在垂直雙柵的作用下,溝道內形成垂直p-n同質結。由於強大的內建電場,光生載流子在溝道的上下表麵積累,並重構溝道內的能帶結構,最終使光電導增益增加。這兩個競爭過程可由雙柵電壓調控,當光電導增益被調至恒定值時,就能實現高響應度的線性光電響應。在線性響應狀態下,光電響應度可達~2.5×104 A/W。同時,垂直p-n同質結有助於光生電子-空穴對朝溝道的上下表麵分離,大大降低了光電晶體管的噪聲,產生了高達~2×1013 Jones的光電探測度。這一發現為層狀二維半導體在高分辨和定量光電檢測方麵的應用提供了一種有前景的設計策略。

相關成果以題為“Tunable Linearity of High-Performance Vertical Dual-Gate vdW Phototransistor”發表在Advanced Materials,2021,DOI: 10.1002/adma.202008080


文章鏈接:https://doi.org/10.1002/adma.202008080


附:文章TOC及簡明圖注


線性可調的高性能垂直雙柵光電探測器


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