基于過渡金屬硫族化合物同質結的光電探測器*

舒衍濤 張有為2)? 王順2)

1) (華中科技大學物理學院, 精密重力測量國家重大科技基礎設施, 基本物理量測量教育部重點實驗室, 引力與量子物理湖北省重點實驗室, 武漢 430074)

2) (深圳華中科技大學研究院, 深圳 518057)

近年來, 二維過渡金屬硫族化合物(transition metal dichalcogenides, TMDCs)由于其出色的電學和光學特性在光電探測領域被廣泛研究.相比于報道較多的場效應晶體管型以及異質結型器件, 同質結器件在光電探測方面具有獨特優勢.本文將聚焦基于TMDCs同質結的光電探測器的研究, 首先介紹同質結光電器件的主要工作原理, 然后以載流子調控方式為分類依據總結TMDCs同質結的幾種制備方法及其獲得的電學和光電性能.此外, 本文還對同質結器件中光生載流子的輸運過程進行具體分析, 闡述橫向p-i-n結構具有超快光電響應速度的原因.最后對基于TMDCs同質結的光電探測器的研究進行總結與前景展望.

1 引 言

光電探測器的功能是將光信號轉換為電信號,在如今的信息化社會中發揮著重要的作用, 被廣泛應用于視頻成像、光通信、生物醫學成像、安全、軍事化應用等領域.盡管應用領域的規模和多樣性正在增長, 但在速度、效率、波長范圍以及柔性、透明性和CMOS可集成性等方面, 對于更高性能的光電探測器的需求正變得越來越突出.近年來, 二維材料的快速發展為新型光電探測器的研究提供了新的機遇[1?6].其中, 過渡金屬硫族化合物(transition metal dichalcogenides, TMDCs)是一類典型的層狀二維材料, 具有帶隙隨層……