Ambipolar Channel p‐TMD/n‐Ga2O3 Junction Field Effect Transistors and High Speed Photo‐sensing in TMD Channel

材料科学 双极扩散 光电子学 异质结 晶体管 光电二极管 场效应晶体管 带隙 二极管 电压 电气工程 物理 电子 量子力学 工程类
作者
Wonjun Choi,Jongtae Ahn,Ki‐Tae Kim,Hye‐Jin Jin,Sungjae Hong,Do Kyung Hwang,Seongil Im
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:33 (38) 被引量:39
标识
DOI:10.1002/adma.202103079
摘要

Abstract Highly crystalline 2D/3D‐mixed p‐transition metal dichalcogenide (TMD)/n‐Ga 2 O 3 heterojunction devices are fabricated by mechanical exfoliation of each p‐ and n‐type material. N‐type β‐Ga 2 O 3 and p‐type TMD separately play as a channel for junction field effect transistors (JFETs) with each type of carriers as well as materials for a heterojunction PN diode. The work thus mainly focuses on such ambipolar channel transistors with two different types of channel in a single device architecture. For more extended applications, the transparency of high energy band gap β‐Ga 2 O 3 (E g ≈ 4.8 eV) is taken advantage of, firstly to measure the electrical energy gap of p‐TMDs receiving visible or near infrared (NIR) photons through the β‐Ga 2 O 3 . Next, the p‐TMD/n‐Ga 2 O 3 JFETs are put to high speed photo‐sensing which is achieved from the p‐TMD channel under reverse bias voltages on n‐Ga 2 O 3 . The photo‐switching cutoff frequency appears to be ≈16 and 29 kHz for visible red and NIR illuminations, respectively, on the basis of −3 dB photoelectric power loss. Such a high switching speed of the JFET is attributed to the fast transport of photo‐carriers in TMD channels. The 2D/3D‐mixed ambipolar channel JFETs and their photo‐sensing applications are regarded novel, promising, and practically easy to achieve.
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