Статья была опубликована в журнале Advanced Optical Materials.
Гетероструктуры на основе 2D полупроводниковых материалов связанных силами Ван-дер-Ваальса (VdWs) открывают огромные возможности в исследовании электронных и оптоэлектронных устройств следующего поколения. Особое внимание при проектировании таких структур необходимо уделять комбинации различных кристаллических структур и выравниванию их зон для реализации необходимых функциональных возможностей и улучшения характеристик. В данной работе представлен чувствительный к поляризованному свету фотодетектор с высокой эффективностью и сверхбыстрой скоростью отклика на основе гибридной размерной ван-дер-ваальсовой гетероструктуры MoS2/Ta2Pd3Se8, созданный благодаря наличию области обеднения между n-n-переходами. Наши теоретические исследования подтверждают эти результаты. Согласно теоретическому анализу, при физическом контакте MoS2 и TPS образуется выравнивание зон типа I, как показано на рисунке (a). На их границе раздела существует небольшое энергетическое смещение в 0,28 эВ между их зонами проводимости и большое энергетическое смещение в 1,0 эВ между их валентными зонами. Затем мы проанализировали выравнивание их энергетических зон при различных условиях смещения, как показано на рисунке (b-d). В равновесном состоянии при Vds = 0 В электроны в MoS2 переходят в TPS, образуя область обеднения на стороне MoS2 и область накопления на стороне TPS. Другими словами, в MoS2 образуется гетеропереход с односторонней областью обеднения (рис. (b)). При положительном смещении Vds > 0 В барьер гетероперехода и барьер Шоттки становятся больше, и электроны, инжектированные со стороны TPS, тормозятся барьерами, в то время как несколько дырок инжектируются со стороны MoS2, что приводит к небольшой амплитуде тока (рисунок (c)). Когда прикладывается отрицательное смещение Vds < 0 В, барьер гетероперехода и барьер Шоттки уменьшаются. Таким образом, электроны легко попадают в MoS2 и проходят через барьер гетероперехода, а затем попадают в TPS, в результате чего возникает большой ток с преобладанием электронов, как показано на рисунке (d).
Выравнивание зон гетероструктуры MoS2/TPS. a) Смоделированное выравнивание зон между MoS2 и TPS. Выравнивание энергетических зон и разрешенные заряды в диоде MoS2/TPS vdWs при различных смещениях, включая b) Vds = 0 В, c) Vds > 0 В и d)Vds < 0 В. Примечание: серая закрашенная область указывает на одностороннюю область обеднения в MoS2. Пунктирные линии обозначают предполагаемые относительные положения уровней Ферми в MoS2 и TPS
Мы считаем, что эта работа позволяет прояснить потенциальные возможности применения гибридных размерных гетероструктур vdWs, что может помочь в исследовании высокоэффективных фотоприемников с расширенным функционалом.
Comentários