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A high-performance quasi-vertical MoSe2 photodiode with ultra-low dark current

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作者
Xiaoxiao Zhu,Wei Lu,Jing Ning,Jincheng Zhang,Dong Wang,Chi Zhang,Han Li,Xuan Cui,Yu Zhou,Haibin Guo,Yong Wang,Yue Hao
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:121 (14) 被引量:4
标识
DOI:10.1063/5.0104664
摘要

Van der Waals heterostructure based on 2D materials is a promising technology for high-performance optoelectronic devices because of its tunable bandgaps and optical properties. However, photodetectors with a low dark current and a fast response speed commonly lose their photoresponsivity. The recovery current induced by the Schottky barrier height variation cancels out the device's reverse bias current in this paper, resulting in a quasi-vertical MoSe2 photodiode with ultralow dark current (<1 pA). Simultaneously, rapid electron–hole pair separation occurs at the interface due to the large heterojunction area and the strong interlayer coupling of MoSe2/graphene heterojunction, resulting in a fast response time of 1.5 ms and a high photoresponsivity of 19.72 A/W. Furthermore, the Au/MoSe2 forms a Schottky contact, which is asymmetrical to the Ohmic contact formed by the MoSe2/graphene, enabling the proposed device to achieve high-performance self-powered photodetection. Our work shows an alternative approach to improve the performance of future electronic and optoelectronic applications.
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