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SnS2/MoS2 van der Waals Heterostructure Photodetector with Ultrahigh Responsivity Realized by a Photogating Effect

光电探测器 响应度 材料科学 光电子学 异质结 范德瓦尔斯力 物理 分子 量子力学
作者
Sufeng Quan,Luyang Li,Shuai Guo,Xiaoyu Zhao,D. Weller,Xuefeng Wang,Shiyou Fu,Ruibin Liu,Yufeng Hao
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (51): 59592-59599 被引量:12
标识
DOI:10.1021/acsami.3c13004
摘要

Photoresponsivity is a fundamental parameter used to quantify the ability of photoelectric conversion of a photodetector device. High-responsivity photodetectors are essential for numerous optoelectronic applications. Due to the strong light-matter interactions and the high carrier mobility, two-dimensional (2D) materials are promising candidates for the next-generation photodetectors. However, poor light absorption, lack of photoconductive gain, and the interfacial recombination lead to the relatively low responsivity of 2D photodetectors. The photogating effect, which extends the lifetime of photoexcited carriers, provides a simple approach to enhance responsivity in photodetector devices. Here, the O2 plasma treatment introduced surface traps on the SnS2 surface, leading to a gate-tunable photogating effect in SnS2/MoS2 heterojunctions. The heterojunction device exhibits an ultrahigh responsibility of up to 28 A/W. Moreover, the photodetector possesses a wide spectral photoresponse spanning from 300 to 1100 nm and a high specific detectivity (D*) of 4 × 1011 Jones under a 532 nm laser at VDS = 1 V. These results demonstrate that O2 plasma treatment is an efficient and simple avenue to achieve photogating effects, which can be employed to enhance the performance of van der Waals heterostructure photodetector devices and make them suitable for future integration into advanced electronic and optoelectronic systems.
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