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High Speed Photodetector Based on 2D Organic/Inorganic Hybrid Van Der Waals Heterostructure Devices

光电探测器 异质结 范德瓦尔斯力 材料科学 光电子学 纳米技术 物理 量子力学 分子
作者
Huijuan Zhao,Xiaohan Guo,Yufan Wang,Wenhui Wang,Shuhan Li,Qiyuan Zhou,Tianyi Zhou,Yannan Xie,Yuanfang Yu,Fengyuan Xuan,Zhenhua Ni,Li Gao
出处
期刊:Laser & Photonics Reviews [Wiley]
被引量:3
标识
DOI:10.1002/lpor.202400192
摘要

Abstract 2D van der Waals (vdWs) heterostructure photodetectors have captured significant interest for their ability to achieve substantial optical conductivity gain and device tunability. However, the light absorption in ultrathin 2D inorganic vdWs devices is generally weak that leads to low detectivity. In addition, the intrinsic defects in 2D semiconductors cause significant carrier trapping and scattering by defect states during the transport process, which seriously restricts the response speed of the device. In this paper, a molybdenum tungsten disulfide (Mo 0.1 W 0.9 S 2 ) is used to replace the conventional 2D semiconductor, while the light absorption efficiency of the device is significantly enhanced by the adoption of N’‐ Dimethyl‐3,4,9,10‐perylenedicarboximide (Me‐PTCDI), thus achieving both fast response and high detectivity. A series of type‐II organic/inorganic hybrid vdWs heterostructure photodetectors is systematically investigated based on Me‐PTCDI and Mo 0.1 W 0.9 S 2 . In particular, the device incorporating monolayer (ML) Me‐PTCDI and few‐layer (FL) Mo 0.1 W 0.9 S 2 demonstrates a detectivity of up to 4.4 × 10 11 Jones and a response time of 24.9 µs. By utilizing the device as a light sensing pixel, a single‐detecting pixel imaging system is demonstrated with high precision, showcasing promising prospects in fast imaging applications.
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