Wafer-scale synthesis of wide bandgap 2D GeSe2 layers for self-powered ultrasensitive UV photodetection and imaging

光探测 材料科学 响应度 薄脆饼 光电子学 光电二极管 比探测率 带隙 纳米技术 异质结 小型化 光电探测器
作者
Di Wu,Run Tian,Pei Lin,Zhifeng Shi,Xu Chen,Mochen Jia,Yongtao Tian,Xinjian Li,Longhui Zeng,Jiansheng Jie
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier]
卷期号:104: 107972-107972 被引量:74
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2022.107972
摘要

Emerging wide-bandgap 2D GeSe2 has been considered as a promising candidate for next-generation ultraviolet (UV) imaging systems, which typically require miniaturization, high stability, and self-powered sensing capability. Nevertheless, the lack of reliable wafer-scale synthesis strategies remains a major obstacle to unleashing its full device potential. Herein, we report the synthesis of inch-level 2D GeSe2 layers with precise layer control and customized patterns via a facile post-annealing approach, which reveals a layer-independent direct bandgap of ∼3.0 eV. Moreover, high-quality GeSe2/GaN mixed-dimensional van der Waals heterojunctions fabricated via in-situ growth mode display an ultrasensitive self-powered UV photoresponse with a UV-to-visible rejection ratio of 1.8 × 105, a large responsivity of 261.7 mA/W, a high specific detectivity of 1.24 × 1014 Jones, as well as an ultrafast response speed to track nanosecond pulsed UV signals. In particular, the photodetector could sense ultraweak UV signals with a minimum detection limit of 180 pW/cm2 at 360 nm. Besides, the large-area growth of GeSe2 enables the implementation of integrated photodiode arrays for the self-powered image sensor, demonstrating the great promise of 2D GeSe2 for high-sensitivity UV detection and imaging.
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