Van der Waals heterostructure of Bi2O2Se/MoTe2 for high-performance multifunctional devices

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作者
Li Sun,Yongshan Xu,Tingting Yin,Rui Wan,Yanan Ma,Jun Su,Zhi Zhang,Nishuang Liu,Luying Li,Tianyou Zhai,Yihua Gao
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier]
卷期号:119: 109047-109047 被引量:9
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2023.109047
摘要

Two-dimensional van der Waals heterostructures exhibit distinctive electronic and optoelectronic properties, making them promising structures for constructing advanced multifunctional devices. However, devices based on conventional charge-carrier transport mechanisms often perform only a single function, which limits its integration and performance. Here, we present a vertical van der Waals heterostructure made of Bi2O2Se and MoTe2, allowing it to act as high-performance backward diode, forward diode, photodetector and photovoltaic device at various working conditions. The applications are enabled by band-alignment switching between p–n heterostructure controlled by minority carrier diffusion and n–n heterostructure governed by the thermionic emission and tunneling-mediated processes. As a backward diode, the device displays a high reverse rectification ratio of 5.0 × 104. As a photodetector, the device demonstrates a broad spectral photoresponse ranging from ultraviolet (365 nm) to near-infrared (1050 nm). When irradiated by 532 nm laser, the photodetector shows a responsivity of up to 11.6 A/W and achieves quick response/recovery speed of 19.6/8.8 μs. As a photovoltaics device, an external quantum efficiency of 78% and a responsivity of 0.33 A/W are observed. This study showcases the potential for high-performance multifunctional devices utilizing Bi2O2Se/MoTe2 heterostructures and provides comprehensive insights into the designed band alignment and its applications.
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