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A Molecular Precursor‐Based Copper Antimony Sulfide Photodetector with Enhanced Performance by Silver Doping

材料科学 兴奋剂 薄膜 光电探测器 硫系化合物 硫化铜 基质(水族馆) 光电效应 光电子学 硫化物 量子效率 化学工程 纳米技术 冶金 工程类 地质学 海洋学
作者
Yarong Wang,Yufeng Shan,Wen Liu,Jichao Shi,Jingshan Hou,Guoying Zhao,Nianwei Dai,Feng Wang,Yongzheng Fang,Yufeng Liu
出处
期刊:Advanced electronic materials [Wiley]
卷期号:9 (10) 被引量:1
标识
DOI:10.1002/aelm.202300380
摘要

Abstract Ternary copper chalcogenide semiconductors made of copper antimony sulfide (CuSbS 2 ) are promising absorbers for high‐performance photoelectric devices due to their non‐toxic, abundant constituent elements and superior optoelectronic characteristics. However, the presence of a large number of Cu Sb antisite defects and atomic disorder suppress its performance in photodetection. Herein, a non‐vacuum, facile spin‐coating method based on an organic molecular precursor solution is employed to fabricate the preferable CuSbS 2 thin films. With the aid of good adhesion between precursor solution and substrate, compact CuSbS 2 thin films are in situ grown on the substrate. Meanwhile, the isoelectronic element of Ag‐doped CuSbS 2 thin films can be realized by introducing Ag of varying amounts in the precursor. As a result, the concentration of Cu Sb defects decreases monotonically as the ratio of Ag/(Ag + Cu) increases from 0% to 5%. Compared with the undoped CuSbS 2 device, the 5% Ag‐doped CuSbS 2 photodetector achieves the optimum responsibility ( R ) of 244.48 A W −1 , the external quantum efficiency ( EQE ) of 749.28% and the specific detectivity ( D* ) of 8.73 × 10 12 Jones, which are increased by 76.4, 76.5, and 38.0 times, respectively. This study provides a novel strategy to achieve high‐performance CuSbS 2 photodetectors by suppressing the Cu Sb inversion defects in the Ag‐doped thin film.
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