Fotodetektor Berkinerja Tinggi Menggunakan Heterojuncsi Monolateral MoS₂/WS₂

Abstrak

Dikalkogenida logam transisi monolayer (TMD) menunjukkan potensi yang menjanjikan untuk optoelektronika generasi mendatang karena kemampuan penangkap cahaya dan fotodeteksi yang unggul. Fotodetektor, sebagai komponen penting dari sistem sensing, citra, dan komunikasi, mampu merasakan dan mengubah sinyal optik menjadi sinyal listrik. Di sini, heterojuncsi monolateral MoS₂/WS₂ berkualitas tinggi dan luas area disintesis melalui pendekatan deposisi uap kimia fase cair one-step. Pengukuran karakterisasi sistematis telah memverifikasi keseragaman dan antarmuka yang tajam dari bahan saluran. Akibatnya, fotodetektor yang ditingkatkan oleh efek fotogating dapat memberikan performa kompetitif, termasuk responsivitas sekitar 567,6 A/W dan detektivitas sekitar 7,17 × 10¹¹ Jones. Selain itu, noise 1/f yang diperoleh dari spektrum daya arus tidak menguntungkan perkembangan fotodetektor, yang dianggap berasal dari penangkap/lepasnya pembawa muatan. Oleh karena itu, pekerjaan ini dapat berkontribusi pada perangkat optoelektronik yang efisien berdasarkan heterostruktur TMD monolateral.

Pendahuluan

Mengconsiderasi pasar chip semikonduktor hampir setengah triliun dolar, bahan dua dimensi (2D) saat ini adalah salah satu kandidat yang paling feasibel dan menjanjikan untuk memperpanjang hukum Moore [1,2,3,4,5]. Sebagai anggota wakil dari keluarga 2D, dikalkogenida logam transisi (TMD) telah diteliti secara intensif karena properti optoelektronik yang khas dan potensi aplikasi [6,7,8,9,10,11,12] dalam fotodeteksi dan perangkat pemancar cahaya [13, 14]. Khususnya, bandgap yang dapat disesuaikan, mobilitas pembawa yang tinggi, penyerapan optik yang tinggi, dan ketebalan atomik yang tipis, menjadikan TMD sebagai bahan saluran yang tepat untuk fotodetektor, memainkan peran krusial dalam perangkat optoelektronik atau elektronik [15, 16]. Meskipun cacat kristal dalam TMD yang mengakibatkan efek penangkap pembawa dapat menghasilkan sensitivitas cahaya yang tinggi, mereka tidak terhindarkan menghasilkan kecepatan respons yang lambat [17]. Selain itu, beberapa penelitu menyarankan peningkatan plasmonik untuk meningkatkan utilisasi cahaya yang terbatas dari bahan 2D [18,19,20]. Menggabungkan keunggulan masing-masing dan menunjukkan transport elektron yang unik pada juncsi, heterostruktur TMD baik menjalar secara lateral maupun bertumpuk vertikal disajikan [21]. Heterostruktur semacam ini dapat menyesuaikan properti elektron intrinsik dan meningkatkan penyerapan optik [22], menunjukkan fitur yang muncul dan dapat dirancang [13, 23]. Misalnya, medan listrik bawaan [24] atau selisih level energi [25] yang diinduksi oleh heterostruktur TMD seharusnya mempercepat pemisahan photocarrier [26], menekan rekombinasi photocarrier [17, 27] dan menurunkan arus gelap [28] juga, yang bermanfaat untuk mencapai fotodeteksi berkinerja tinggi. Selain itu, kelompok Wang [29] telah menyertifikasi penekanan rekombinasi lubang elektron (e–h) dalam heterostruktur lateral. Seperti yang sebelumnya dilaporkan, heterostruktur lateral menunjukkan mobilitas pembawa yang lebih tinggi [30] sementara heterostruktur vertikal biasanya meningkatkan area fotoaktif [27] dan/atau meningkatkan drive arus per area [31]. Selain itu, antarmuka in-plane heterostruktur lateral menunjukkan intensitas emisi yang lebih kuat daripada kedua sisi [14]. Namun, emisi PL yang ditekan dapat diamati di antarmuka hetero vertikal karena rekombinasi radiatif langsung yang berkurang [32]. Selain itu, baik heterostruktur lateral maupun vertikal TMD memungkinkan untuk menciptakan transisi eksiton baru [14].

Dalam hal kualitas jaring kristal, heterojuncsi lateral MoX₂/WX₂ (X = S, Se atau Te) dapat menginduksi defek struktural yang sangat sedikit karena konfigurasi berbentuk sarang lebah yang mirip [33, 34] dan parameter jaring [34]. Selain itu, jenis heterojuncsi ini umumnya dapat membentuk perataan band tipe-II, yang diinginkan untuk fotodeteksi efisiensi tinggi [32, 34, 35]. Menurut pekerjaan sebelumnya, heterojuncsi monolateral MoS₂/WS₂ cenderung menunjukkan perataan band tipe-II dengan maksimum valensi band (VBM) terlokalisasi pada WS₂ dan minimum konduksi band (CBM) pada MoS₂ [32, 34]. Misalnya, kelompok Wu telah lebih lanjut melaporkan bahwa VBM dan CBM MoS₂ adalah 0,39 eV dan 0,35 eV lebih rendah dari WS₂, masing-masing [34]. Selain itu, selisih band antara MoS₂ dan WS₂ yang menentukan perataan band dapat diperkirakan melalui posisi d-orbital Mo dan W yang berbeda [34]. Heterostruktur vertikal dapat disiapkan oleh transfer mekanis dan tumpukan, sementara heterostruktur lateral hanya dapat dicapai oleh metode pertumbuhan [14]. Selain itu, heterostruktur vertikal, seperti yang sebelumnya dilaporkan, tidak dapat dikontrol secara presisi dan mudah terkontaminasi di antarmuka antara lapisan [33]. Untungnya, heterostruktur lateral dapat disintesis oleh metode one-step untuk mengurangi kontaminasi [28]. Kini pertumbuhan heterostruktur TMD monolateral lateral luas area dan berkualitas tinggi masih merupakan tantangan besar [36]. Oleh karena itu, heterojuncsi TMD lateral berkualitas tinggi dan luas area sangat signifikan dan diinginkan untuk pengembangan fotodetektor berkinerja tinggi.

Di sini, heterojuncsi monolateral MoS₂/WS₂ dengan antarmuka tajam dan keseragaman baik melalui metode CVD fase cair one-step disiapkan dan fotodetektor dibuat berdasarkan heterostruktur ini. Fotodetektor yang disajikan dapat memberikan responsivitas dan detektivitas yang tinggi sebesar 567,6 A/W dan 7,17 × 10¹¹ Jones, masing-masing. Pekerjaan ini menunjukkan bahwa heterojuncsi monolateral MoS₂/WS₂ dapat berfungsi sebagai kandidat yang layak untuk aplikasi optoelektronika generasi mendatang.

Metode

Sintesis Heterostruktur

0,05 g natrium tungstat, 0,5 g ammonium molibdat dan 0,12 g partikel NaOH (atau KOH) dilarutkan dalam 10 mL air deionisasi (DI) untuk mendapatkan larutan pra-kursor. Substrat pertumbuhan (safir) diobati dengan larutan piranha untuk meningkatkan hidrofilisitas permukaan, dan kemudian larutan pra-kursor secara merata spin-coated pada substrat safir yang bersih. Setelah itu, pra-kursor yang melapisi safir dan sulfur ditempatkan di pusat pemanasan dan hilir aliran tabung kuarsa, masing-masing. Pusat pemanasan dinaikkan ke 700 °C dalam 40 menit dan dipelihara selama 10 menit untuk pertumbuhan bilayer MoS₂-OH (yaitu, monolayer MoS₂ dan satu lapis ion OH⁶ yang melampirkan). Akhirnya, gas pengubah diubah dari Ar menjadi Ar/H₂ (5% H₂), dan pusat pemanasan dipanaskan ke 780 °C dalam 10 menit dan dipelihara selama 10 menit untuk memungkinkan WS₂ tumbuh di sepanjang tepi bilayer MoS₂–OH, membentuk heterostruktur lateral MoS₂/WS₂. Detail lebih lanjut tentang sintesis heterostruktur merujuk pada pekerjaan sebelumnya [30].

Proses Transfer

Kami menggunakan metode bantu polistirena (PS) untuk mentransfer heterostruktur lateral WS₂/MoS₂ dari safir ke substrat SiO₂/Si. Larutan PS (9 g PS dilarutkan dalam 100 mL toluene) pertama kali spin-coated pada heterostruktur dengan 3500 rpm selama 60 detik, kemudian sampel dipanaskan pada 90 °C selama 10 menit untuk menghilangkan toluene. Setelah itu, film WS₂/MoS₂–PS diperoleh dengan titik air, dan film WS₂/MoS₂–PS yang terapung kemudian diangkat dengan substrat SiO₂/Si yang bersih. Sampel WS₂/MoS₂–PS-SiO₂/Si dipanaskan pada 80 °C selama 1 jam dan kemudian pada 150 °C selama 30 menit untuk menyebarkan polimer untuk menghilangkan kerutan yang mungkin. Akhirnya, film PS dihapus dengan mencuci dengan toluene beberapa kali untuk mendapatkan sampel WS₂/MoS₂-SiO₂/Si.

Pembuatan Perangkat

Litografi sinar elektron standar (EBL) digunakan untuk menentukan marka dan pola elektroda pada heterojuncsi monolateral MoS₂/WS₂ yang telah ditumbuhi. Elektroda Ti/Au (10 nm/100 nm) diavaporkan pada saluran dan dicabut dalam aseton. Perangkat dianiling termal pada 400 °C selama 2 jam dalam vacum dan didinginkan cepat ke suhu kamar.

Karakterisasi Bahan

Citra optik diambil dengan mikroskop OLYMPUS (LV100ND). Citra pemetaan Raman, PL dan AFM diukur dengan spektrometer konfokal Raman-AFM (Witec, alpha300 RA) dengan laser 532 nm.

Karakterisasi Perangkat

Properti optoelektronik fotodetektor diukur dengan stasiun probe SemiProbe dan analyzer parameter semikonduktor (Keithley 4200) dan Platform Design Automation (PDA, FS-Pro). Berbagai laser panjang gelombang berbeda sebagai sumber cahaya digunakan untuk mengukur fotorespons dari fotodetektor. Berbagai kepadatan laser ditentukan dengan radiometer.

Hasil dan Pembahasan

Gambar 1a menunjukkan citra optik heterostruktur lateral monolayer yang ditumbuhi CVD, diilustrasikan oleh kontras optik. Spektrum Raman yang sesuai yang diperoleh dari posisi yang berbeda yang ditandai 1 dan 2 dalam Gambar 1a mengonfirmasi konfigurasi MoS₂ dalam (385,5 cm⁻¹ dan 405,3 cm⁻¹) dan WS₂ luar (351,5 cm⁻¹ dan 416,5 cm⁻¹) dalam Gambar 1b [30]. Kualitas kristal yang baik dari MoS₂ dan WS₂ diimplikasikan karena tidak ada puncak oksidasi yang diamati dalam spektrum Raman yang sesuai [37]. Khususnya, puncak eigen MoS₂ dan WS₂ keduanya diamati pada antarmuka yang dijahit yang ditandai 3 dalam Gambar 1a, menunjukkan bahwa dua bahan terbentuk di antarmuka. Selain itu, selisih frekuensi antara mode E₂g dan mode A₁g MoS₂ adalah 19,8 cm⁻¹, yang menunjukkan monolayer satu [30, 38, 39]. Saat mempertimbangkan WS₂, rasio intensitas puncak mode akustik longitudinal (2LA) [40] pada 352 cm⁻¹ terhadap mode A₁g, yaitu I₂LA/I_A1g, lebih akurat untuk memverifikasi ketebalan daripada selisih frekuensi [14]. Rasio diperkirakan ~ 2, sesuai dengan monolayer WS₂ yang diukur dengan laser 532 nm [14]. Pergeseran merah yang jelas dari mode E₂g (getaran in-plane) dapat diamat, yang diakibatkan oleh efek alloying [41] dalam heterojuncsi lateral. Khususnya, perilaku serupa ini juga diamati dalam heterojuncsi vertikal, yang disebabkan oleh penyaringan dielektrik dan coupling antar lapisan [42]. Selain itu, hasil pemetaan Raman dalam Gambar 1c dengan wilayah biru MoS₂ dan wilayah merah WS₂ menunjukkan heterostruktur in-plane yang lancar dan berkualitas tinggi [13, 43]. Gambar 1d, e juga menunjukkan konfigurasi dengan MoS₂ dalam dan WS₂ luar oleh pemetaan PL, masing-masing [13]. Beberapa titik yang menunjukkan intensitas PL yang ditingkatkan di wilayah WS₂ dapat dijelaskan sebagai ketidakhomogenan pembawa yang disebabkan oleh impuritas atau rongga [14]. Selain itu, emisi PL yang lebih kuat di antarmuka dibandingkan wilayah MoS₂ dapat diartikan sebagai distribusi pembawa yang tidak homogen atau laju rekombinasi pembawa fotoinduksi yang lebih tinggi di tepi [14]. Keduanya pemetaan Raman dan PL menunjukkan antarmuka yang tajam dan baik dijahit antara MoS₂ dan WS₂ [14, 44]. Ketebalan dan morfologi permukaan diukur oleh mikroskop gaya atom (AFM) dengan mode trapping. Perhatikan bahwa beberapa batas kristal yang menyebabkan pencaran pembawa muatan [45] diamati di dalam bahan tetapi tepi menunjukkan performa transport listrik yang lebih baik seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 1f [14, 46]. Ketebalan WS₂ luar adalah ~ 0,7 nm (bawah) sesuai dengan monolayer WS₂ yang ditumbuhi CVD yang dilaporkan sebelumnya [47], dan selisih tinggi antara WS₂ dan MoS₂ sekitar 0,25 nm (atas), yang menunjukkan monolayer MoS₂ [47]. Secara keseluruhan, hasil karakterisasi bahan di atas dapat menunjukkan heterojuncsi monolateral MoS₂/WS₂ dengan antarmuka tajam.

Hasil karakterisasi bahan dari heterostruktur lateral monolayer MoS₂/WS₂ yang ditumbuhi. (a) Citra optik heterojuncsi lateral monolayer MoS₂/WS₂. (b) Spektrum Raman yang diperoleh dari situs yang ditandai dengan 1, 2 dan 3 di (a), masing-masing. Citra pemetaan Raman (c), citra pemetaan PL wilayah MoS₂ (d) dan wilayah WS₂ (e) dari area bingkai merah di (a). Bar warna palsu yang sesuai disisipkan di bagian bawah (c)–(e). (f) Profil tinggi cross-section yang sesuai dari garis biru (antara WS₂ dan MoS₂) dan putih (antara WS₂ dan substrat) yang ditandai dalam citra morfologi AFM

Fotodetektor dibuat menggunakan sistem EBL berdasarkan heterojuncsi lateral MoS₂/WS₂. Gambar 2a menampilkan diagram skematik (atas) dari perangkat heterojuncsi lateral dan perataan band tipe-II yang diusulkan (bawah). Oleh karena itu, elektron dan lubang ditransfer dan dibatasi di wilayah MoS₂ dan WS₂ melalui antarmuka, masing-masing, mencapai konversi fotoelektrik [13, 21, 24, 48]. Kami mengaitkannya dengan efek fotogating, seperti kasus khusus efek fotokonduktif [49]. Efek fotogating dapat bekerja sebagai photogate lokal yang memodulasi konduktansi saluran [50]. Citra optik dari perangkat dengan area perangkat efektif ~ 40 μm² dijelaskan dalam Gambar 2b dengan elektroda E1 dan E2 sebagai elektroda sumber dan drain. Untuk mengidentifikasi konfigurasi heterojuncsi, pemetaan Raman gabungan dilakukan (Gambar 2c), yang menunjukkan bahan saluran heterojuncsi lateral MoS₂/WS₂ di antara elektroda sumber dan drain yang diukur (E1 dan E2) [28]. Bagian biru, merah dan gelap adalah MoS₂, WS₂ dan elektroda logam, masing-masing. Gambar 2d menunjukkan kurva karakteristik output semi-logaritmik dari heterojuncsi lateral di bawah cahaya visible dengan 405 nm, 520 nm dan 635 nm, masing-masing. Inset dalam Gambar 2d mengungkap hubungan I-V linier antara saluran dan elektroda [51,52,53,54,55,56]. Karakter I–V linier menguntungkan untuk mencapai responsivitas yang tinggi tetapi sensitivitas yang buruk dari fotodetektor karena arus gelap yang tinggi [57]. Selain itu, I_ph (yaitu I_light – I_dark) dari fotodetektor meningkat hingga 12,5 kali dari sebelum aniling termal, yang mungkin dapat diatribusikan pada penurunan resistensi kontak [46, 58], penghapusan cacat [59] dan konduktivitas listrik yang ditingkatkan [60]. Gambar 2e menggambarkan karakteristik photoswitching yang diangsungkan oleh panjang gelombang di atas. Arus transien naik dengan cepat ketika cahaya menyala dan turun segera ketika cahaya mati, yang menunjukkan bahwa fotodetektor ini dapat berfungsi sebagai saklar cahaya yang aktif cepat [61].

Karakteristik optoelektronik dari fotodetektor. (a) Diagram skematik dan perataan band yang diusulkan dari fotodetektor. Citra optik (b) dan pemetaan Raman gabungan yang sesuai (c) dari fotodetektor. E1 dan E2 mewakili elektroda sumber dan drain dari perangkat yang diukur. Karakteristik I–V semi-logaritmik (d) dan linier (inset dari (d)) dan karakteristik photoswitching (e) dari fotodetektor

Karakteristik output semi-logaritmik dengan panjang gelombang yang sama tetapi kepadatan daya laser yang bervariasi digambarkan dalam Gambar 3a. Seperti yang diharapkan, arus foto diperbesar seiring meningkatnya kepadatan daya laser karena lebih banyak pembawa foto yang diinduksi [62]. Gambar 3b menunjukkan kurva I–V dengan kepadatan daya laser yang sama tetapi panjang gelombang insiden yang berbeda (yaitu, jumlah penyerapan optik yang berbeda dan energi eksitasi optik). Meskipun panjang gelombang yang lebih pendek memiliki lebih sedikit foton dibandingkan dengan panjang gelombang yang lebih panjang pada kepadatan daya laser yang sama. Dalam hal ini, arus transien yang diukur meningkat seiring berkurangnya panjang gelombang iradiasi. Ini mungkin disebabkan oleh penurunan penyerapan optik pada panjang gelombang yang lebih panjang [63, 64]. Gambar 3c menggambarkan arus transien di bawah iluminasi laser periodik 10 detik, yang menunjukkan fotorespons yang stabil dan dapat direproduksi [61]. Untuk sebagian besar fotodetektor berdimensi rendah yang didominasi oleh efek fotogating, kecepatan respons yang terbatas dan responsivitas yang tinggi dapat diperoleh karena umur pembawa berlebihan yang panjang [50, 65]. Waktu naik/turun didefinisikan sebagai waktu yang diperlukan untuk arus foto naik/turun dari 10%/90% dari nilai stabil ke 90%/10% [66, 67]. Waktu naik/turun yang cukup lama seharusnya disebabkan oleh rekombinasi pembawa yang lambat, yang berasal dari iluminasi laser yang mengangsung banyak keadaan cacat [68]. Oleh karena itu, waktu respons termasuk waktu naik dan waktu turun diorkorbangkan oleh efek fotogating karena proses penangkap muatan yang berumur panjang [57]. Beberapa penelitu telah menyarankan bahwa bahan saluran berkualitas tinggi yang dapat menawarkan jalur yang mulus dan pendek untuk transfer pembawa dan struktur perangkat yang optimal dapat meningkatkan kecepatan respons [69, 70]. Memang, angka merit dari perangkat sensitif cahaya terutama responsivitas (R) dan detektivitas (D*). R dihitung oleh hubungan dari

$$R = {{\mathop I\nolimits_{ph} } \mathord{\left/ {\vphantom {{\mathop I\nolimits_{ph} } {(P \cdot S)}}} \right. \kern-\nulldelimiterspace} {(P \cdot S)}}$$ (1)

Perilaku fotorespons dari fotodetektor. Karakteristik I–V di bawah berbagai kepadatan daya laser 405 nm (a) dan di bawah berbagai panjang gelombang insiden 5 mW/cm² (b). (c) Fotorespons yang dijamin waktu yang diangsungkan oleh switching periodik on/off dari cahaya insiden. (d) Nilai R yang diekstraksi (bola hitam) sebagai fungsi dari kepadatan daya laser. Tegangan yang digunakan untuk (c–d) adalah 1 V

di mana P dan S adalah kepadatan daya laser dan area perangkat efektif, masing-masing [62, 71, 72]. Gambar 3d menunjukkan nilai yang sesuai dari R dari fotodetektor di bawah berbagai kepadatan daya laser. R juara mencapai hingga ~ 567,6 A/W yang memberikan parameter performa yang kompetitif. R tinggi dikaitkan dengan penekanan rekombinasi photocarrier dalam heterostruktur bersama dengan penangkap elektron di wilayah MoS₂ yang mungkin [22]. Penurunan R seiring meningkatnya kepadatan daya laser mengungkap efek fotogating dalam fotodetektor lebih lanjut [73].

Selanjutnya, arus foto dan kepadatan daya laser mengikuti persamaan hukum kuasa:

$$\mathop I\nolimits_{ph} = A\mathop P\nolimits^{\alpha }$$ (2)

di mana A adalah konstanta dan 0 < α < 1. Nilai α, yang diperoleh dengan fitting kurva I_ph versus P dalam Gambar 4a, terkait dengan proses penangkapan, rekombinasi dan transfer pembawa [74, 75]. Hubungan sublinier antara I_ph dan P menunjukkan kehadiran efek fotogating dalam perangkat lebih lanjut [65]. Nilai α yang lebih tinggi (seperti ~ 0,73) dapat diperoleh saat kepadatan daya rendah diterapkan karena rekombinasi photocarrier yang berkurang dan interaksi antara pembawa [75, 76]. Di sisi lain, kepadatan daya yang lebih tinggi dapat menghasilkan nilai α yang menurun sebesar ~ 0,55 karena kerugian rekombinasi yang lebih kuat dan lebih banyak keadaan penangkap [77]. Prasyarat dari D* yang dihitung melalui persamaan

$$\mathop D\nolimits^{*} = R\mathop {({S \mathord{\left/ {\vphantom {S {2e\mathop I\nolimits_{{{\text{dark}}}} }}} \right. \kern-\nulldelimiterspace} {2e\mathop I\nolimits_{{{\text{dark}}}} }})}\nolimits^{{{1 \mathord{\left/ {\vphantom {1 2}} \right. \kern-\nulldelimiterspace} 2}}}$$ (3)

(a) Plot I_ph versus kepadatan daya laser. (b) Spektrum daya arus (S_I) di bawah berbagai frekuensi. Tegangan yang digunakan untuk (a–b) adalah 1 V

adalah bahwa fotodetektor dibatasi oleh noise shot sebagai sumber noise utama [49, 66, 78]. Untuk mengevaluasi D* lebih akurat lagi, noise arus yang diperoleh dalam Gambar 4b diukur di bawah berbagai frekuensi [74]. Gambar 4b menunjukkan noise 1/f tipikal [79] dalam fotodetektor kami, yang merupakan hambatan signifikan bagi industri semikonduktor dari bahan baru. Jenis noise ini terutama disebabkan oleh impuritas bermuatan dan situs penangkap dalam saluran konduktif [57, 80]. Kualitas bahan yang lebih tinggi dan densitas defek struktural yang kecil diinginkan untuk mengurangi noise 1/f [81]. Menurut rumus dari

$$\mathop D\nolimits^{*} = R{{\mathop {(S\Delta f)}\nolimits^{{{1 \mathord{\left/ {\vphantom {1 2}} \right. \kern-\nulldelimiterspace} 2}}} } \mathord{\left/ {\vphantom {{\mathop {(S\Delta f)}\nolimits^{{{1 \mathord{\left/ {\vphantom {1 2}} \right. \kern-\nulldelimiterspace} 2}}} } {\mathop I\nolimits_{{{\text{noise}}}} }}} \right. \kern-\nulldelimiterspace} {\mathop I\nolimits_{{{\text{noise}}}} }}$$ (4)

di mana Δf dan I_noise adalah bandwidth pengukuran dan noise arus [79], detektivitas dari fotodetektor sekitar 7,17 × 10¹¹ Jones. Tabel 1 telah membandingkan beberapa fotodetektor representatif yang dipilih dengan performa fotorespons yang sesuai berdasarkan bahan 2D. R dan D* yang cukup tinggi dari fotodetektor kami menunjukkan potensi besar dalam perangkat optoelektronik.

Kesimpulan

Ringkasnya, fotodetektor berkinerja tinggi telah dikembangkan berdasarkan heterojuncsi lateral monolayer MoS₂/WS₂. Ukuran bahan saluran yang ditumbuhi oleh metode CVD fase cair one-step mencapai skala milimeter. Selain itu, bahan saluran berkualitas tinggi dengan keseragaman dan antarmuka tajam telah diperiksa melalui karakterisasi bahan sistematis dan pengukuran perangkat selanjutnya. Khususnya, responsivitas tinggi 567,6 A/W dan detektivitas ~ 10¹¹ Jones dicapai untuk fotodetektor yang disebabkan oleh efek fotogating. Performa fotodetektor heterojuncsi lateral MoS₂/WS₂ yang diusulkan lebih baik atau dapat dibandingkan dengan pekerjaan yang dilaporkan [24, 62, 76, 78, 86, 97, 98]. Selain itu, kami mengasumsikan noise 1/f yang tidak diinginkan yang timbul dari penangkap/lepasnya pembawa muatan mungkin dapat dikurangi lebih lanjut oleh bahan saluran berkualitas tinggi dan bebas defek. Pertumbuhan CVD fase cair one-step yang mudah dan performa optoelektronik yang unggul dari fotodetektor dapat memotivasi penelitian lebih lanjut mengenai perangkat optoelektronik berdasarkan heterostruktur lateral.

Ketersediaan Data dan Bahan

Dataset yang mendukung kesimpulan artikel ini disertakan dalam artikel.