ACS Appl. Mater. Interfaces：单层石墨烯-MoSSe范德华异质结，用于高响应栅极可调的近红外光电探测器

成果介绍

过渡金属硫族化合物(TMDCs)作为石墨烯的天然搭档，是高响应范德华(vdW)异质结光电探测器的潜在2D材料。然而，探测器的光谱探测范围受到TMDC作为吸光介质的光学带隙的限制。通过制造合金TMDC的带隙工程已经发展成为开发宽带光电探测器的合适方法。

有鉴于此，近日，印度Bose研究所Achintya Singha等在MoSSe/石墨烯异质结中展示了在近红外区域具有高灵敏度的宽带(近红外-可见)光探测。在环境条件下，在800 nm激发下，功率密度为17 fW/μm²，源漏偏置为10 mV时，该光电探测器具有0.6×10² A/W的高响应率和7.9×10¹¹ Jones的探测能力。由于源极和漏极之间的石墨烯层上MoSSe薄片的不均匀分布以及两个电极之间的不对称性，光电探测器在自偏置模式下显示出明显的响应率。随时间变化的光电流测量显示出快速上升/衰减时间为~38 ms/~48 ms。此外，本文还证明了探测器效率的显著栅极可调性。该器件具有低功耗探测能力，并具有高工作频率、增益和带宽。因此，MoSSe/石墨烯异质结可以作为一种高速且高灵敏度的近红外光电探测器，能够在低能耗的环境条件下工作。

图文导读

图1. 制备的MoSSe/石墨烯vdW异质结器件的示意图及主要表征。

图2. MoSSe/石墨烯光电探测器在宽光谱窗口下变偏置电压(V_DS)的光传感行为。

图3. MoSSe/石墨烯光电探测器的栅极电压依赖性光响应行为。

图4. MoSSe/石墨烯光电探测器的功率依赖行为。

图5. MoSSe/石墨烯光电探测器在激发波长为800 nm、功率密度为830 fW/μm²下的时间响应。

文献信息

Monolayer Graphene–MoSSe van der Waals Heterostructure for Highly Responsive Gate-Tunable Near-Infrared-Sensitive Broadband Fast Photodetector

(ACS Appl. Mater. Interfaces, 2023, DOI:10.1021/acsami.2c20707)

文献链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c20707