Solution-Synthesized High-Mobility Tellurium Nanoflakes for Short-Wave Infrared Photodetectors

光电探测器 材料科学 响应度 光电子学 红外线的 带隙 半导体 折射率 比探测率 吸光度 电子迁移率 光学 物理 冶金
作者
Matin Amani,Chaoliang Tan,George Zhang,Chunsong Zhao,James Bullock,Xiaohui Song,Hyung‐Jin Kim,Vivek Raj Shrestha,Yang Gao,Kenneth B. Crozier,Mary Scott,Ali Javey
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:12 (7): 7253-7263 被引量:392
标识
DOI:10.1021/acsnano.8b03424
摘要

Two-dimensional (2D) materials, particularly black phosphorus (bP), have demonstrated themselves to be excellent candidates for high-performance infrared photodetectors and transistors. However, high-quality bP can be obtained only via mechanical exfoliation from high-temperature- and high-pressure-grown bulk crystals and degrades rapidly when exposed to ambient conditions. Here, we report solution-synthesized and air-stable quasi-2D tellurium (Te) nanoflakes for short-wave infrared (SWIR) photodetectors. We perform comprehensive optical characterization via polarization-resolved transmission and reflection measurements and report the absorbance and complex refractive index of Te crystals. It is found that this material is an indirect semiconductor with a band gap of 0.31 eV. From temperature-dependent electrical measurements, we confirm this band-gap value and find that 12 nm thick Te nanoflakes show high hole mobilities of 450 and 1430 cm2 V–1 s–1 at 300 and 77 K, respectively. Finally, we demonstrate that despite its indirect band gap, Te can be utilized for high-performance SWIR photodetectors by employing optical cavity substrates consisting of Au/Al2O3 to dramatically increase the absorption in the semiconductor. By changing the thickness of the Al2O3 cavity, the peak responsivity of Te photoconductors can be tuned from 1.4 μm (13 A/W) to 2.4 μm (8 A/W) with a cutoff wavelength of 3.4 μm, fully capturing the SWIR band. An optimized room-temperature specific detectivity (D*) of 2 × 109 cm Hz1/2 W–1 is obtained at a wavelength of 1.7 μm.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
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
科研欣路完成签到,获得积分10
刚刚
搜集达人应助九陌采纳,获得10
1秒前
杨立胜发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
猫小猪发布了新的文献求助10
2秒前
huangr123完成签到 ,获得积分10
3秒前
han发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
5秒前
wanci应助猫猫无敌采纳,获得10
5秒前
追寻奇迹完成签到 ,获得积分10
6秒前
房天川发布了新的文献求助20
6秒前
然然发布了新的文献求助20
7秒前
是玥玥啊完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
Tonson完成签到,获得积分10
9秒前
达分歧完成签到 ,获得积分10
10秒前
林林完成签到 ,获得积分10
10秒前
跳跃猫咪完成签到 ,获得积分10
10秒前
Ayin完成签到,获得积分10
10秒前
acuis发布了新的文献求助10
11秒前
NNi发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
11秒前
忐忑的果汁完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
13秒前
ieeat发布了新的文献求助10
13秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
13秒前
14秒前
端正小猫完成签到,获得积分10
14秒前
志摩001完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
九陌发布了新的文献求助10
15秒前
yuilcl完成签到,获得积分10
15秒前
17秒前
JYAQI关注了科研通微信公众号
17秒前
17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
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 2000
The Cambridge History of China: Volume 4, Sui and T'ang China, 589–906 AD, Part Two 1000
The Composition and Relative Chronology of Dynasties 16 and 17 in Egypt 1000
Russian Foreign Policy: Change and Continuity 800
Real World Research, 5th Edition 800
Qualitative Data Analysis with NVivo By Jenine Beekhuyzen, Pat Bazeley · 2024 800
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 5717982
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5249617
关于积分的说明 15284035
捐赠科研通 4868135
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2614009
邀请新用户注册赠送积分活动 1563957
关于科研通互助平台的介绍 1521400