Self-powered, ultra-high detectivity and high-speed near-infrared photodetectors from stacked–layered MoSe2/Si heterojunction

异质结 材料科学 光电探测器 光电子学 比探测率 光电二极管 红外线的 基质(水族馆) 暗电流 光学 海洋学 物理 地质学
作者
Yan Xu,Yuanming Ma,Yongqiang Yu,Shirong Chen,Yajing Chang,Xing Chen,Gaobin Xu
出处
期刊:Nanotechnology [IOP Publishing]
卷期号:32 (7): 075201-075201 被引量:25
标识
DOI:10.1088/1361-6528/abc57d
摘要

Photodetectors based on high-performance, two-dimensional (2D) layered transition metal dichalcogenides (TMDCs) are limited by the synthesis of larger-area 2D TMDCs with high quality and optimized device structure. Herein, we report, for the first time, a uniform and stacked-layered MoSe2 film of high quality was deposited onto Si substrate by using the pulsed laser deposition technique, and then in situ constructed layered MoSe2/Si 2D-3D vertical heterojunction. The resultant heterojunction showed a wide near-infrared response up to 1550 nm, with both ultra-high detectivity up to 1.4 × 1014 Jones and a response speed approaching 120 ns at zero bias, which are much better than most previous 2D TMDC-based photodetectors and are comparable to that of commercial Si photodiodes. The high performance of the layered MoSe2/Si heterojunction can be attributed to be the high-quality stacked-layered MoSe2 film, the excellent rectifying behavior of the device and the n-n heterojunction structure. Moreover, the defect-enhanced near-infrared response was determined to be Se vacancies from the density functional theory (DFT) simulations. These results suggest great potential of the layered MoSe2/Si 2D-3D heterojunctions in the field of communication light detection. More importantly, the in situ grown heterojunctions are expected to boost the development of other 2D TMDCs heterojunction-based optoelectronic devices.

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