光生载流子FN隧穿的范德华垂直异质结光电探测特性

摘要：

过渡金属硫族化合物及其范德华异质结在光电探测方面具有重要的应用前景.近年来,基于光电导效应、光诱导栅控效应、光伏效应、光-热电效应等机理的器件被提出并广泛研究.其中,基于光诱导栅控效应的过渡金属硫族化合物平面型光电器件因其与晶体管相近的器件结构、工艺兼容性以及较高的光电探测响应率而备受关注,然而往往存在响应速度慢、不施加栅压时暗电流大等缺点,制约了器件性能的进一步提升.因此,针对过渡金属硫族化合物光诱导栅控型光电器件,如何提高其响应速度、降低暗电流成为亟需解决的重要问题.该研究通过实验构建石墨烯/MoS2/h-BN/石墨烯垂直异质结构,在传统石墨烯/MoS2 异质结中插入宽禁带h-BN势垒层以抑制器件暗电流,同时利用光照条件下光生载流子的FN隧穿效应提升器件的光电响应速度.该研究成功实现了皮安量级的暗电流以及相对较快的光电探测响应速度(响应时间约为 0.3 s),相比于传统石墨烯/MoS2 异质结器件(响应时间约为 20 s)有近两个数量级的提升,同时验证了基于FN隧穿效应的范德华垂直异质结构对于增强光电探测性能的积极作用.

关键词：光电探测器、范德华垂直异质结、FN隧穿、MoS2、h-BN、石墨烯

所属期刊栏目：52

分类号：O472.8(半导体物理学)

在线出版日期：2023-10-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：334-344