通过协同非对称效应提升 2D 光电探测器的自驱动性能
光学
2025-01-07 v1
摘要
自驱动光电探测器(SDPD)将光子能量转化为电能，无需外部电压，因而在低功耗通信和成像系统等应用中具有显著优势。二维材料(2DM)提供了理想的平台，因其带结构覆盖从紫外到红外的光谱，具有强光吸收效率和高载流子迁移率。然而，缺乏稳定的掺杂方法以及复杂的二维材料多层堆叠技术，使得二维材料难以采用与 Bulk 材料相同的器件结构(即 PN 结)，导致其自驱动性能水平较低。本工作揭示了如何将不同的非对称效应组合，以协同提升基于典型二维金属-半导体-金属(MSM)光电探测器的自驱动性能。以 WSe2 为示例二维材料构建 MSM 光电探测器时，理论和实验均证明了非对称接触电极和非对称接触几何协同效应。SDPD 的开路电压(Voc)达到 0.58V，零偏置响应度为 5.77 A/W，开/关比为 1.73×10^5。此外，我们的器件在水下环境中的可见光通信(VLC)方面也表现出色。我们的结果为基于各种二维材料构建 SDPD 提供了可行且高效的策略，为低功耗光电子器件应用铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2501.02186,
title = {Boosting the Self-driven Properties of 2D Photodetectors through Synergistic Asymmetrical Effects},
author = {Yihong Sun and Jiefei Zhu and Yingjie Luo and Jiwei Chen and Yueyi Sun and Min Zhang and Cary Y. Yang and Changjian Zhou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.02186},
year = {2025}
}
备注
30 pages, 14 figures