日期：2021-03-10
在光電器件的研究中，過渡金屬硫族化合物(TMDs)因其較強(qiáng)的光與物質(zhì)相互作用、可見-近紅外光譜范圍內(nèi)的可調(diào)節(jié)帶隙和較高的載流子遷移率而受到廣泛關(guān)注。基于P-N結(jié)的光電二極管在光電器件領(lǐng)域具有響應(yīng)速度快、光響應(yīng)線性度高、低噪聲、低功耗等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于制備高質(zhì)量的P-N結(jié)和低接觸電阻，TMDs二極管的性能還存在很大的提高空間。這就是超快WSe2型光電二極管誕生的前景。
在此前基礎(chǔ)上，研究一種基于橫向P-I-N型同質(zhì)結(jié)的WSe2型多層光電二極管。該二極管具有較好的整流性能，其電流開關(guān)比可達(dá)1.2×106，理想系數(shù)為1.14。當(dāng)以PV模式工作時(shí)，該二極管在450Nm光照下具有較好的光電探測性能，包括340mV的開路電壓、0.1AW-1的響應(yīng)度以及2.2×1013JoNes的檢測器速率。
另外，由于采用橫向P-I-N結(jié)構(gòu)的器件，這種二極管可以明顯地抑制甚至避免某些緩慢的光電響應(yīng)過程，因此，將TMDs基光電子器件的響應(yīng)速度提高到了100納秒量級(264Ns)，相當(dāng)于3dB帶寬大于1MHz。
該WSe2 P-I-N結(jié)光電二極管基于上述優(yōu)異的性能和CMOS兼容工藝，有望應(yīng)用于自驅(qū)動高頻弱信號光電檢測。
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