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Self-Powered, High-Speed and Visible–Near Infrared Response of MoO3–x/n-Si Heterojunction Photodetector with Enhanced Performance by Interfacial Engineering

光电探测器 材料科学 异质结 光电子学 比探测率 红外线的 制作 光学 响应度 医学 物理 病理 替代医学
作者
Chuanxi Zhao,Zhimin Liang,Mingze Su,Pengyi Liu,Wenjie Mai,Weiguang Xie
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:7 (46): 25981-25990 被引量:67
标识
DOI:10.1021/acsami.5b09492
摘要

Photodetectors with a wide spectrum response are important components for sensing, imaging, and other optoelectronic applications. A molybdenum oxide (MoO(3-x))/Si heterojunction has been applied as solar cells with great success, but its potential in photodetectors has not been explored yet. Herein, a self-powered, high-speed heterojunction photodetector fabricated by coating an n-type Si hierarchical structure with an ultrathin hole-selective layer of molybdenum oxide (MoO(3-x)) is first investigated. Excellent and stable photoresponse performance is obtained by using a methyl group passivated interface. The heterojunction photodetector demonstrated high sensitivity to a wide spectrum from 300 to 1100 nm. The self-powered photodetector shows a high detectivity of (∼6.29 × 10(12) cmHz(1/2) W(-1)) and fast response time (1.0 μs). The excellent photodetecting performance is attributed to the enhanced interfacial barrier height and three-dimensional geometry of Si nanostructures, which is beneficial for efficient photocarrier collection and transportation. Finally, our devices show excellent long-term stability in air for 6 months with negligible performance degradation. The thermal evaporation method for large-scale fabrication of MoO(3-x)/n-Si photodetectors makes it suitable for self-powered, multispectral, and high-speed response photodetecting applications.
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