高性能垂直双栅 vdW 光电晶体管的可调线性度

层状二维(2D)半导体因其优异的电学与光电特性已被广泛用于光电探测器。为提升性能，基于 2D 半导体或混合结构制成的光电晶体管与光电二极管中已采用光栅控、光导、光伏、光热电等效应。然而，在单极导电通道或 p-n 结中难以同时实现所需的高响应度与线性光响应。本文借助双栅光电晶体管的器件概念呈现少层 WSe2 的双通道导电，其中利用反向双栅在同一半导体中产生 p 型与 n 型通道。可利用垂直电场调节光导增益，使增益相对于光强保持恒定——即线性光响应，且响应度高达约 2.5*10^4 A/W。此外，在反向双栅下由于电流与载流子涨落的减小，器件的 1/f 噪声维持在低水平，从而在线性光响应区间获得约 2*10^13 Jones 的高探测率。我们双栅 WSe2 光电晶体管的线性光响应与高性能为实现基于层状 2D 半导体的高分辨率定量光探测提供了可能。