声光生电效应：零偏压下二维 SnS$_2$ 中高效的声子-光子-电子耦合用于宽带光电探测
应用物理
2024-02-23 v1 材料科学
摘要
二维（2D）层状金属硫属化物因其优异的光电特性而成为一类很有前景的光电探测器材料。然而，基于光电导或光伏效应原理的最常见光电探测器要么需要施加外部电压偏置，要么需要内置电场，这使得在宽带波长激发下——尤其是超出材料标称带隙时——同时实现高响应度与低暗电流面临挑战。在本工作中，我们报道了在 SnS 中发现的一种复杂的声子-光子-电子耦合——我们称之为声光生电效应（acoustophotoelectric effect）——其通过施加 100 MHz 量级的传播表面声波（SAWs）实现了高效光电探测。该效应不仅减小了 SnS 的带隙，还为光激发载流子的间接带隙跃迁提供了必需的动量，从而实现了超出可见光范围的宽带光电探测，同时保持 pA 量级的暗电流——且显著地无需任何外部电压偏置。更具体地，我们展示了在红外激发范围内，与先前报道的基于 SnS 的光电探测器相比，材料光响应度可提升多达八个数量级，并且优于迄今为止报道的大多数其他用于光电探测的二维材料。
引用
@article{arxiv.2308.13143,
title = {The Acoustophotoelectric Effect: Efficient Phonon-Photon-Electron Coupling in Zero-Voltage-Biased 2D SnS$_2$ for Broadband Photodetection},
author = {Hossein Alijani and Philipp Reineck and Robert Komljenovic and Salvy Russo and Mei Xian Low and Sivacarendran Balendhran and Kenneth Crozier and Sumeet Walia and Geoff. R. Nash and Leslie Y. Yeo and Amgad R. Rezk},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.13143},
year = {2024}
}