High‐Gain and Tunable Linear Photodetection in 2D Tunneling Heterostructures Through Potential Engineering

光探测 材料科学 异质结 量子隧道 光电子学 纳米技术 光电探测器 凝聚态物理 物理
作者
Laijiang Wei,Zhiming Wu,Yuchao Wei,Chunyu Li,Ziyi Fu,Jiangchao Han,Xiutao Yang,Jinling Xie,Tian Zhang,Hongxi Zhou,Jun Wang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.202411736
摘要

Abstract 2D materials are extensively employed in the fabrication of high‐performance photodetectors owing to their exceptional physical properties. However, most 2D material photodetectors fail to sustain high gain under intense illumination due to the limited intrinsic trap states. Here, an n‐n type Bi 2 O 2 Se/SnSe 2 van der Waals tunneling heterojunction photodetector with a detection range from visible to near‐infrared (VIS‐NIR) is presented. Under reverse bias, the heterojunction induces a significant electron barrier and hole potential well, ensuring low leakage current and ample hole defect states. Therefore, the photodetector demonstrated a responsivity of 1636.3 AW −1 and a detectivity of 1.39 × 10 14 Jones under 660 nm illumination, maintaining a tunable linear dynamic range (LDR) of ≈74.7 dB. This performance is attributed to the hole potential well‐suppressing the recombination of photogenerated carriers, thereby enhancing the device's gain. Furthermore, the tunneling of photogenerated electrons within the heterojunction's space charge region under bias enables rapid response (75.1 and 15.6 µs). In summary, the study introduces a novel strategy to overcome the limited detection capabilities of 2D devices under intense illumination, characterized by outstanding linearity for rapid detection and high‐resolution imaging.
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