Boosting Two-Dimensional MoS2/CsPbBr3 Photodetectors via Enhanced Light Absorbance and Interfacial Carrier Separation

材料科学 光电探测器 量子效率 光电子学 钙钛矿(结构) 光致发光 吸光度 吸收(声学) 猝灭(荧光) 光学 荧光 化学工程 物理 工程类 复合材料
作者
Xiufeng Song,Xuhai Liu,Dejian Yu,Chengxue Huo,Jianping Ji,Xiaoming Li,Shengli Zhang,Yousheng Zou,Gangyi Zhu,Yongjin Wang,Mingzai Wu,An Xie,Haibo Zeng
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:10 (3): 2801-2809 被引量:244
标识
DOI:10.1021/acsami.7b14745
摘要

Transition metal dichalcogenides (TMDs) are promising candidates for flexible optoelectronic devices because of their special structures and excellent properties, but the low optical absorption of the ultrathin layers greatly limits the generation of photocarriers and restricts the performance. Here, we integrate all-inorganic perovskite CsPbBr3 nanosheets with MoS2 atomic layers and take the advantage of the large absorption coefficient and high quantum efficiency of the perovskites, to achieve excellent performance of the TMD-based photodetectors. Significantly, the interfacial charge transfer from the CsPbBr3 to the MoS2 layer has been evidenced by the observed photoluminescence quenching and shortened decay time of the hybrid MoS2/CsPbBr3. Resultantly, such a hybrid MoS2/CsPbBr3 photodetector exhibits a high photoresponsivity of 4.4 A/W, an external quantum efficiency of 302%, and a detectivity of 2.5 × 1010 Jones because of the high efficient photoexcited carrier separation at the interface of MoS2 and CsPbBr3. The photoresponsivity of this hybrid device presents an improvement of 3 orders of magnitude compared with that of a MoS2 device without CsPbBr3. The response time of the device is also shortened from 65.2 to 0.72 ms after coupling with MoS2 layers. The combination of the all-inorganic perovskite layer with high photon absorption and the carrier transport TMD layer may pave the way for novel high-performance optoelectronic devices.

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