Dielectric‐Free MoS 2 /VO 2 Junction Field‐Effect Transistor with Sensitive and Ultrafast Photoresponse for Light Encrypted Communication

材料科学 超短脉冲 光电子学 电介质 场效应晶体管 晶体管 光学 激光器 电气工程 物理 工程类 电压
作者
Jing‐Yuan Wu,Zhaoyang Wen,Bingbo Guo,Yuyang Wu,Bicheng Li,Chunrui Wang,Liangcai Wu,Tong Zhang,Renchao Che
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:37 (37): e2503294-e2503294 被引量:6
标识
DOI:10.1002/adma.202503294
摘要

The rise of the Internet of Things and mobile devices has created a pressing demand for advanced on-chip photodetection platforms. Two-dimensional materials have emerged as promising photodetector candidates owing to their exceptional optoelectronic properties. However, simultaneously achieving high responsivity, low noise, and quick photoresponse remains challenging for 2D material phototransistors. This study introduces a hybrid MoS2/VO2 junction field-effect transistor (JFET) designed to address this sensitivity-speed tradeoff. By leveraging the van der Waals (vdW) interface and adjustable depletion region via the VO2 gate, the JFET achieves a minimal subthreshold swing (80 mVdec-1) and little gate hysteresis (10 mV). Furthermore, the promoted carrier transport enables a sensitive photoresponse (responsivity: 103 AW-1, specific detectivity: 1012 Jones) and fast response speed (rise/decay time: 8/10 µs). The device exhibits self-powered photodetection at elevated temperature, a rare occurrence for phototransistors with ohmic contact, attributed to enhanced built-in electric field at asymmetric vdW heterojunction. The JFET's effective gate controllability and sensitive photoresponse make it suitable as a low-power light encoder for encrypted communication. This work provides the foundation for integrated optoelectronic devices based on 2D materials and heterostructures.
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