Phase-Coupled Charge Transport in MoS 2 Homostructures for Ultrabroadband UV–THz Photodetection

光探测 材料科学 光电子学 电荷(物理) 可扩展性 简单(哲学) 光电探测器 热电子 光学 等离子体子 物理 载流子 纳米技术 光子 纳米尺度 光子学
作者
Wen-Hao Chang,Yi-Cheng Chen,Yi-An Wei,Po‐Hsiang Chuang,Ying-Kai Chen,Wun-Shan Zeng,Shang‐Hsien Hsieh,Chia‐Hao Chen,C D Yang,Ting‐Hua Lu,Yann­‐Wen Lan
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:20 (19): 14050-14060 被引量:2
标识
DOI:10.1021/acsnano.5c21078
摘要

Achieving ultrabroadband photodetection with a single two-dimensional semiconductor remains challenging, as most transition metal dichalcogenide (TMD) devices operate only in the visible–NIR range and require complex heterostructures or chemical treatments. Here, we present a scalable MoS2 homostructure composed of monolayer 1H, bilayer 2H, and metallic 1T′ domains integrated within a continuous film. The 1T′ phase is selectively induced through a plasma-driven diffusion reaction, forming in-plane phase junctions that create built-in fields and promote efficient broadband charge transport. This mixed-phase architecture enables detection across an exceptionally wide spectral range, from UV to THz (360 nm to 1 mm). The device operates self-powered in the UV–NIR region, exhibiting high voltage responsivities∼2680 V/W at 532 nm and ∼1713 V/W at 633 nmand rapid response times of ∼19–32 μs, all without external bias. A small applied voltage further extends the photoresponse into the THz regime. The large voltage output supports direct signal readout, reducing system complexity and power consumption. These results demonstrate that in-plane phase coupling in MoS2 provides a simple and scalable route to single-material ultrabroadband photodetectors, enabling versatile operation across continuous-wave and pulsed illumination conditions.
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