基於薄層二硫化錸的超高響應率光電探測器
自2004年石墨烯被發現以來，二維材料已成為近十餘年的研究熱點。2011年開始被廣泛關注的過渡金屬硫族化合物是具有合適帶隙的半導體型二維材料，在電子與光電器件應用等方面展現出巨大潛力，為後摩爾時代集成化電子器件的研究開闢了新的方向。作為一類特殊的過渡金屬硫族化合物，二硫化錸（ReS2）具有低晶格對稱性和弱層間耦合的特性，從而表現出與其他過渡金屬硫族化合物不同的物理性質，例如各向異性以及在多層樣品中保持直接帶隙。而其中多層直接帶隙這一特性預示ReS2可能在高性能光電探測器件領域有重要的應用前景。
南京大學繆峰教授課題組在前期發現的ReS2各向異性等一系列成果基礎上，最近利用機械解理法以及二維材料定向轉移法得到了多層ReS2與氮化硼的高質量范德瓦爾斯異質結構，並利用微納加工方法製備了基於多層ReS2的高性能光電晶體管器件。在可見光波段的激光照射下，ReS2光電探測器表現出優異的性能，光電響應率高達88600A/W，比之前報道的結果高出了5000倍。這一數值在所有類似結構的二維材料光電器件中是最高的，是單層MoS2光電探測器的100倍。如此高的光電響應率可通過多層ReS2中較高的光吸收以及有效的增益機制來解釋，其中增益機制來自於ReS2中的缺陷態，該機制也得到器件電子輸運機制研究結果的證實。基於ReS2的高性能光電探測器件因為其超高的響應率，可能會在微弱信號探測領域有著重要的應用，該項工作最後還利用打火機及日光燈作為微弱光源成功實現了簡單的演示。相關結果發表在Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.201504408) 上。
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