Synthesis of a Selectively Nb-Doped WS2–MoS2 Lateral Heterostructure for a High-Detectivity PN Photodiode

异质结 材料科学 兴奋剂 化学气相沉积 光电二极管 分析化学(期刊) 光电子学 p-n结 量子隧道 半导体 化学 色谱法
作者
Van Tu Vu,Thanh Luan Phan,Thuy Vu,Mi Hyang Park,van Gooitzen Dam,Viet Q. Bui,Kunnyun Kim,Young Hee Lee,Woo Jong Yu
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:16 (8): 12073-12082 被引量:14
标识
DOI:10.1021/acsnano.2c02242
摘要

In this study, selective Nb doping (P-type) at the WS2 layer in a WS2–MoS2 lateral heterostructure via a chemical vapor deposition (CVD) method using a solution-phase precursor containing W, Mo, and Nb atoms is proposed. The different chemical activity reactivity (MoO3 > WO3 > Nb2O5) enable the separation of the growth temperature of intrinsic MoS2 to 700 °C (first grown inner layer) and Nb-doped WS2 to 800 °C (second grown outer layer). By controlling the Nb/(W+Nb) molar ratio in the solution precursor, the hole carrier density in the p-type WS2 layer is selectively controlled from approximately 1.87 × 107/cm2 at 1.5 at.% Nb to approximately 1.16 × 1013/cm2 at 8.1 at.% Nb, while the electron carrier density in n-type MoS2 shows negligible change with variation of the Nb molar ratio. As a result, the electrical behavior of the WS2–MoS2 heterostructure transforms from the N–N junction (0 at.% Nb) to the P–N junction (4.5 at.% Nb) and the P–N tunnel junction (8.1 at.% Nb). The band-to-band tunneling at the P–N tunnel junction (8.1 at.% Nb) is eliminated by applying negative gate bias, resulting in a maximum rectification ratio (105) and a minimum channel resistance (108 Ω). With this optimized photodiode (8.1 at.% Nb at Vg = −30 V), an Iphoto/Idark ratio of 6000 and a detectivity of 1.1 × 1014 Jones are achieved, which are approximately 20 and 3 times higher, respectively, than the previously reported highest values for CVD-grown transition-metal dichalcogenide P–N junctions.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
曾真真幸运完成签到,获得积分10
1秒前
zzy发布了新的文献求助10
1秒前
Ava应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
共享精神应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
隐形曼青应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
Owen应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
1秒前
1秒前
1秒前
风清扬发布了新的文献求助10
4秒前
along完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
4秒前
liuguanfeng完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
ALmighty完成签到,获得积分10
7秒前
zzzqqq完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
8秒前
9秒前
cheng_jue完成签到 ,获得积分10
9秒前
coco发布了新的文献求助30
11秒前
11秒前
Ree完成签到,获得积分20
11秒前
研友_VZG7GZ应助zjcbk985采纳,获得10
12秒前
13秒前
13秒前
Ree发布了新的文献求助10
15秒前
威龙觉醒发布了新的文献求助10
15秒前
滟滟发布了新的文献求助10
15秒前
xiuuu发布了新的文献求助10
18秒前
风清扬发布了新的文献求助10
19秒前
上官若男应助热心的血茗采纳,获得10
21秒前
Lucas应助丰富的南松采纳,获得10
24秒前
hyacinth11111完成签到,获得积分10
24秒前
25秒前
25秒前
25秒前
26秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1621
Lloyd's Register of Shipping's Approach to the Control of Incidents of Brittle Fracture in Ship Structures 1000
Brittle fracture in welded ships 1000
King Tyrant 600
A Guide to Genetic Counseling, 3rd Edition 500
Laryngeal Mask Anesthesia: Principles and Practice. 2nd ed 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5565910
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4650917
关于积分的说明 14693820
捐赠科研通 4592971
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2519822
邀请新用户注册赠送积分活动 1492187
关于科研通互助平台的介绍 1463382