Ультравысокопроизводительный UV-видимый фотодетектор: гетероструктура ZnO-квантовые точки / монослой MoS₂

Аннотация

Монослой MoS₂ демонстрирует отличные фотооткликающие свойства, но его перспективные приложения в высокочувствительной фотодетекции страдают от ограниченной адсорбцией атомарной толщины и ограниченной спектральной селективностью ширины запрещённой зоны. Здесь мы провели исследования фотодетекторов на базе монослоя MoS₂ с декорированием квантовых точек ZnO (ZnO-QDs) и без для сравнения. По сравнению с фотодетекторами на монослое MoS₂, гибридное устройство монослой ZnO-QDs/MoS₂ демонстрирует более быструю скорость отклика (1,5 с и 1,1 с соответственно), расширенный широкополосный фотоотклик (глубокий UV-видимый) и усиленный фотоотклик в видимом спектре, такой как более высокая ответственность свыше 0,084 А/В и большая детектируемость 1,05 × 10¹¹ Джонс, что результатом значительной инъекции носителей из ZnO-QDs в MoS₂ из-за формирования I-типа гетероструктуры на контактном интерфейсе между ними.

Основные моменты

1. Монослой MoS₂ показывает отличные фотооткликающие свойства.
2. Гибридное устройство ZnO-QDs/MoS₂ демонстрирует более быструю скорость отклика, расширенный широкополосный фотоотклик и усиленный фотоотклик в видимом спектре.
3. Существует I-тип гетероструктура на контактном интерфейсе ZnO-QDs/MoS₂.

Введение

Широкополосные фотодетекторы — важные компоненты оптоэлектронных систем, оптической связи, экологического мониторинга и др. [1–5]. Особенно UV-видимые фотодетекторы, одна из важных широкополосных фотодетекторов, применяются в биомедицинских системах визуализации, ультрафиолетовой астрономии, широкоспектральных коммутаторах, запоминающих устройствах и т.д. [6–8]. Поэтому очень необходимо изготавливать различные материалы с высокоэффективным фотооткликом в этом широкополосном диапазоне [9, 10]. Как один из самых изученных дихалкогенидов переходных металлов (TMD), 2D дисульфид молибдена (MoS₂) показал выдающийся потенциал для построения различных электронных и оптоэлектронных устройств благодаря сниженной размерности [11–13], высокой подвижности носителей, сильной конфинементности электроны-дырки и высокой светочувствительности [14–16]. Однако из-за более узкой запрещённой зоны 1,8 эВ для монослоя, MoS₂ обычно демонстрирует отличное поглощение света в зелёной области спектра, а не в UV-видимом диапазоне. Для достижения этого широкополосного фотоотклика одним из самых эффективных решений является построение гетероуструктуры с другими полупроводниками, обладающими большей запрещённой зоной, которая может не только расширить диапазон отклика в UV область из видимой, но и инъецировать фоторазбуженные носители, тем самым значительно улучшая фотонаклон.

Тип II гетероуструктура — наиболее широко изученный тип двумерных материальных фотодетекторов, в котором встроенные электрические поля могут эффективно разделять носители и таким образом усиливать фотток, но время рекомбинации носителей также удлиняется, что приводит к медленному времени отклика. В сравнении, энергетическая зонная структура типа I гетероуструктуры позволяет зарядам инъецироваться из одного материала с большей запрещённой зоной в другой с более узкой запрещённой зоной, что приводит к накоплению зарядов в материале с более узкой запрещённой зоной. Более того, заряды, запертые внутри материала, могут увеличить эффективность рекомбинации носителей, так что устройства на его базе будут иметь более быстрое время отклика. Благодаря вышеуказанным достоинствам типа I гетероуструктуре уделяли значительное внимание, особенно гетероуструктуре, образованной между квантовыми точками (QDs) и слоистыми материалами. Эти гибридные 2D-0D архитектуры недавно привлекли фокус внимания за их высокой производительностью как фотодетекторы из-за этой структуры, усиливающей поглощение света, облегчающей настройку запрещённой зоны, уменьшающей время отклика и затухания, и способствующей концентрации фоторазбуженных зарядов, индуцированных I-типом гетероуструктуры, образованной между QDs и слоистыми материалами [17–19].

Среди нескольких полупроводников с широкой запрещённой зоной оксид цинка (ZnO) давно устоялся как материал для UV-фотодетекции благодаря своей широкой запрещённой зоне (3,37 эВ), высокой энергии связи экзитона (60 мэВ) и быстрому времени переключения при освещении UV-светом [1, 20]. Недавно ZnO-QDs широко применяют в оптоэлектронике благодаря уникальным оптическим свойствам, большому соотношению площадь/объём и настраиваемой оптической запрещённой зоне [21, 22]. Кроме того, квантовое туннелирование в сочетании с ловушками зарядов происходит на поверхности ZnO-QDs в силу того, что носители заряда заперты во всех трёх направлениях. Поэтому очень важно представить I-тип гибридную гетероструктуру на базе 2D MoS₂ и ZnO-QDs для реализации отличного UV-видимого широкополосного фотоотклика с высоким фотопоглощением, ответственностью, детектируемостью, EQE, отношением тока вкл/выкл и так далее.

В данной работе мы сообщаем о фотодетекторе на базе монослойной гибридной структуры ZnO-QDs/MoS₂, изготовленном простым процессом. Благодаря I-тип гетероуструктуре, образованной между монослоем MoS₂ и ZnO-QDs, устройство демонстрирует быструю скорость отклика, расширенный широкополосный фотоотклик (глубокий UV-видимый), усиленное фотопоглощение, фотоотклик и детектируемость. Также замечательно, что ответственность достигает 0,084 А/В под 405-нм светом при плотности мощности (PD) 0,073 мВт/см², что сравнимо с гибридной фотодетекцией на той же длине волны [23, 24]. Таким образом, наше исследование может предоставить метод улучшения производительности фотодетекторов и расширения строительных блоков для высокопроизводительных оптоэлектронных устройств.

Методология

Выращивание треугольного монослоя MoS₂

Молибдентриоксид (MoO₃, 99,99%) и сера (S, 99,5%) использовали для синтеза высококристаллических треугольных флаков MoS₂ на сапфире методом химического осаждения из паровой фазы (CVD) [7]. В качестве подложек сапфиры тщательно чистили в ацетоне, спирте и деионизированной воде в ультразвуке по 10 мин соответственно. Затем их плотно выравнивали и размещали над алuminaйной лодкой, содержащей 3 мг порошка MoO₃, и лодку помещали в кварцевую трубку и располагали в высокотемпературной зоне печи. Затем другая лодка, содержащая 120 мг серы (S), помещали в кварцевую трубку и располагали в низкотемпературной зоне печи. Перед ростом трубку эвакуировали вакуумным насосом и прогоняли чистым аргоном (Ar) (99,999%) несколько раз для удаления кислорода и воды в трубке. Затем температуру порошка MoO₃ поднимали до 400 °C и держали эту температуру 10 мин, затем поднимали до 780 °C. Когда достигали 650 °C, температуру порошка S поднимали до 150 °C в течение 5 мин. Затем высоко- и низкотемпературные зоны держали конечные температуры 5 и 15 мин соответственно, и трубку промывали аргоном с расходом 10 sccm. После охлаждения печи до комнатной температуры получали образцы, выросшие на подложках.

Синтез квантовых точек ZnO

Квантовые точки ZnO синтезировали сол-гелевым методом при комнатной температуре. Всего 0,878 г ацетата цинка дигидрата (Zn(Ac)₂·2H₂O) добавляли в 80 мл триэтиленгликоля (TEG) в конической колбе и интенсивно перемешивали; 0,252 г гидроксида лития моногидрата (LiOH·H₂O) затем постепенно добавляли в раствор. После перемешивания более 5 ч раствор становился прозрачным, и под UV-возбуждением можно было наблюдать зелёную флуоресценцию. Если раствор перемешивали 24 ч, он демонстрировал гораздо более сильную флуоресценцию. Затем колбу герметизировали и ультразвуковли в ледяной воде 30 мин. Затем этилацетат добавляли в колбу до появления осадка. В конечном итоге порошковые образцы квантовых точек ZnO собирали центрифугированием осадка, промывали ацетоном три раза для удаления нереагировавших предшественников, нагревали при 70 °C 6 ч и диспергировали в этаноле 1 ч.

Фабрикация устройства ZnO-QDs/Монослой MoS₂

Конвенциональная фотолитография использовалась для прямой фабрикации Au/Ti электродов на монослое MoS₂, выросшем на сапфировых подложках, для построения устройств. Позитивный фоторезист наносили центрифугированием на сапфир при 4000 об/мин 1 мин и выдерживали при 90 °C 1 мин. Затем паттерны электродов делали на монослое MoS₂ фотолитографической системой. Далее Ti-плёнка (5 нм) и Au-плёнка (50 нм) осаждали на подложку одно за другим термическим испарением с последующим лифт-оффом в ацетоне для удаления Ti и Au плёнок, прилегавших к фоторезисту, так что электроды формировались. После этого устройства отжигали при 200 °C 2 ч с потоком Ar (100 sccm) для удаления остатков и формирования лучшего контакта между MoS₂ и электродами. В конечном итоге ZnO-QDs диспергировали в этаноловом растворе (2 мг/мл) и одна капля наносилась и центрифугировалась поверх MoS₂ устройства при 1000 об/мин 60 с перед выдержкой при 70 °C 10 мин; этот процесс повторяли 3 раза для обеспечения покрытия поверхности MoS₂ достаточным количеством ZnO-QDs.

Характеризация

Оптические изображения снимали Motic BA310Met для проверки морфологии выросших MoS₂. Данные высоты атомно-силовой микроскопии (AFM) записывали на Bruker Dimension FastScan. Рамановское картирование, спектры Рамана и фотолюминесценция (PL) записывали на Рамановской системе (InVia-Reflex) с 532-нм возбуждающим лазером в обычных условиях. Рентгеновская дифракция (XRD) для кристаллической структуры порошковых образцов ZnO измеряли со скоростью 8°/мин на дифрактометре D8 Advance in situ. Проходная электронная микроскопия (TEM) и HRTEM исследовали на приборе FEI Tecnai G2 F30 (200 кВ). Образцы растворов (2 мг/мл) наносили на углерод-покрытые медные сетки и помещали в вакуумную сушилку для сушки при 70 °C на ночь. UV-Vis диффузное отражение и поглощения спектры получали на спектрофотометре (Lambda950, PerkinElmer).

Характеризация фотоэлектрической производительности

Наше устройство тестировали в герметичной коробке для предотвращения электромагнитных помех. DUV до видимого света генерировали лазерами (VIASHO). Световое пятно диаметром 0,7 см перпендикулярно облучало устройство для обеспечения полного облучения. Интенсивность световой мощности измеряли измерителем мощности энергии (Thorlabs PM100D) с кремниевой головкой мощности (Thorlabs S120VC). Все фотоэлектрические измерения проводили источник-измерителем (Keithley 2636B).

Результаты и обсуждение

Морфология и структура фотодетектора ZnO-QDs/Монослой MoS₂

Центрифугирование раствора ZnO-QDs применяли для фабрикации устройства ZnO-QDs/MoS₂, как показано на рис. 1a. На рис. 1b показано оптическое изображение флаков монослоя MoS₂ со средней длиной стороны 25 мкм. AFM-изображение на рис. 1c показывает толщину флаков MoS₂ ~0,8 нм, указывая, что эти треугольные флаки MoS₂ являются монослоем [25]. Кроме того, две Рамановски активные моды, расположенные при 384,24 см⁻¹ и 403,18 см⁻¹, показанные в Рамановских спектрах на рис. 1d, соответствуют в-плоскостной E¹_2g и выхлопланарной A_1g соответственно. Разность двух пиков составляет 18,94 см⁻¹. В PL спектре на рис. 1e есть пик при 1,84 эВ. Оба результата являются отличающими признаками монослоя MoS₂ [26]. Соответствующее Рамановское картирование на рис. 1f указывает, что флак MoS₂ имеет равномерную толщину.

ZnO-QDs могут излучать свет из-за эффекта стимулированного излучения, что наблюдалось в нашем эксперименте, как показано на рис. 2a. На рис. 2b продемонстрированы XRD-паттерны порошковых ZnO-QDs, соответствующие карте JCPDS № 36-1451, и никакие другие пики не наблюдаются, что не только подтверждает существование ZnO, но и означает, что предшественники полностью удалены ацетоном. XRD-паттерны QDs материалов склонны иметь более широкое половинное ширину на полумаксимуме (FWHM) по сравнению с объёмными или порошковыми материалами [27], что также наблюдается в наших изготовленных ZnO порошках. Для обеспечения среднего размера и распределения ZnO-QDs, диспергированных в этаноле, использовали TEM и HRTEM; соответствующие изображения ZnO-QDs показаны на рис. 2c и d. Средний размер ZnO-QDs составляет 4,3 ± 1,87 нм; этот результат получен статистическим TEM-анализом более 100 ZnO-QDs. Из HRTEM-изображения на рис. 2d видно, что ZnO-QDs имеют высокое кристаллическое качество с кристаллическим интервалом 0,28 нм, соответствующим (100) плоскости кристаллического ZnO.

Оптоэлектронная производительность фотодетекторов ZnO-QDs/Монослой MoS₂

Вольт-амперные характеристики (I–V) устройств ZnO-QDs/MoS₂ в темноте и под световым облучением (532 нм) показаны на рис. 3a, вставка — увеличенные I–V характеристики в области отрицательного напряжения. Наивысшее отношение вкл/выкл измерено около 100 при напряжении 0,5 В. Эффективная площадь устройства составляет 185,71 мкм², а лазерная PD варьируется от 1,97 до 24,08 мВт/см². Из-за Шотткиевских контактов между монослоем MoS₂ и электродами I–V кривые асимметричны. Преимущества Шотткиевского барьера в контактных областях заключаются в том, что он не только разделяет фоторазбуженные пары электроны-дырки за более короткое время, но и снижает скорость рекомбинации электроны-дырки, что благоприятствует достижению высокого фоттока и быстрой скорости отклика [28–30]. По мере увеличения PD фотток значительно увеличивался при приложении положительного напряжения, поэтому все дальнейшие измерения проводили при V_ds = 1 В.

Ответственность — один из ключевых параметров фотодетекторов, определяемая как R_λ = I_ph/PS, где P — плотность мощности света, S — эффективная площадь светочувствительной области. Мы представляем 3D карту ответственности устройства ZnO-QDs/MoS₂ на рис. 3b, отражающую влияние разных V_ds и PD на ответственность. Для выявления различий в производительности между примитивным устройством и устройством, декорированным ZnO-QDs, мы измерили и сравнили фотток (I_ph = I_light − I_dark), нанесённый красными точками, и ответственность (R_λ), зелёными точками, под облучением 405-нм лазером при V_ds = 1 В, как показано на рис. 3c. Фотток аппроксимировали как I_ph ∼ P^α, где P — плотность мощности света, α — индекс степенного закона. Аппроксимация измеренных фоттоков дала α = 0,8 для примитивного MoS₂ и α = 0,84 для ZnO-QDs/MoS₂. Здесь вычисленное α, близкое к 1, подразумевает меньшие потери фоторазбуженных носителей из-за рекомбинации [31]. Примитивное устройство имеет максимальный фотток 0,168 нА при лазерной PD 24,08 мВт/см² и демонстрирует ответственность 0,028 А/В при меньшей лазерной PD 0,073 мВт/см². При той же PD устройство ZnO-QDs/MoS₂ показывает более высокий фотток 0,667 нА и ответственность 0,084 А/В. Этот результат показывает, что фотток монослойных устройств MoS₂ может быть значительно улучшен декорированием ZnO-QDs. Кроме того, два важных параметра в фотодетекции, внешний квантовый КПД (EQE) и детектируемость (D*), также рассчитывали для дальнейшего сравнения. EQE — отношение фоторазбуженных электронов, собранных снаружи устройства, к числу падающих фотонов, выражается как EQE = hcR_λ/λe, где h — постоянная Планка, c — скорость света, λ — длина волны возбуждающего света, e — элементарный заряд. Что касается D*, он может количественно определить чувствительность фотодетектора и определяется как D* = R_λS^1/2/(2eI_dark)^1/2, если предположить, что I_dark вносит основной шум. Как показано на рис. 3d, примитивное устройство демонстрирует максимальный EQE (красный) и D* (зелёный), соответствующие 8,5% и 3,84 × 10¹⁰ Джонс соответственно, при лазерной PD 0,075 мВт/см². В то же время, при той же PD, максимальные EQE и D*, соответствующие 25,7% и 1,05 × 10¹¹ Джонс соответственно, оба примерно в 3 раза выше, чем у примитивного, получены устройством ZnO-QDs/MoS₂. D*, достигнутый нашим гибридным устройством, конкурентоспособен со многими другими сообщёнными фотодетекторами на основе слоистых материалов, такими как графитовые квантовые точки/WSe₂/Si гетероуструктура (4,51 × 10⁹ Джонс) и графен/графен QDs/графен структура (~10¹¹ Джонс) [32, 33]. Это потому, что I_dark, полученный в устройстве, снижен до экстремально малого значения ниже 0,1 нА при 1 В смещении; это сравнимо с I_dark графен-кремниевой гетероуструктуры фотодетектора (0,1 нА при нулевом смещении) [34].

Фотток примитивного устройства и устройства, декорированного ZnO-QDs, под облучением лазером с разными длинами волны приведены на рис. 4a. Существует чёткое усиление фоттока как при 405 нм, так и при 532 нм, и 635 нм, что подразумевает, что квантовые точки ZnO с широкой запрещённой зоной способны улучшить производительность детектирования видимого света. Мы далее исследовали широкополосный спектральный отклик гибридного устройства, 254-нм свет с PD 0,26 мВт/см² и 375-нм свет с PD 0,51 мВт/см² применяли для освещения гибридного устройства, и отличные фотооткликающие свойства наблюдались, как показано на рис. 4b. Кроме того, гибридное устройство не показывает отклика при освещении светом с длиной волны более 800 нм. Хотя мощность UV-освещения низка, фотток всё ещё намного выше или по крайней мере сравним с теми, полученными под видимым освещением с гораздо более высокой PD. Мы считаем, что широкая запрещённая зона ZnO-QDs позволяет гибридному устройству поглощать больше фотонов, когда на него падает UV-свет; таким образом, много носителей генерируется и переносится в MoS₂, что сильно увеличивает фотток. Более того, после включения/выключения статуса 6 раз за 250 с, фотток и тёмный ток всё ещё оставались на своём уровне, что демонстрировало отличную фотостабильность этого гибридного устройства.

Фотодетектор с быстрой скоростью отклика подходит для таких областей, как оптическая связь и видеоизображение. Как ещё один важный параметр фотодетекторов, время отклика также исследовали под падающим 635-нм светом с PD 35 мВт/см². В этой работе мы определили время нарастания и время затухания фотодетектора как время, затраченное устройством для достижения 90% равновесного значения от начального тока, и наоборот соответственно. Для примитивного устройства время нарастания составляло 9,5 с, время затухания — 17,4 с, такая медленная скорость отклика в основном обусловлена ловушечными состояниями в запрещённой зоне, введёнными дефектами в материалах [35]. После декорирования MoS₂ фотодетектора ZnO-QDs, как показано на рис. 4c и d, время нарастания и затухания сократились до 1,5 с и 1,1 с, время отклика уменьшилось на 84,2% и 93,7% соответственно. Этот результат демонстрирует, что ZnO-QDs могут значительно сократить время отклика MoS₂ фотодетекторов и сделать этот гибридный фотодетектор подходящим кандидатом для практических приложений. Для оценки долгосрочной стабильности гибридного фотодетектора мы измеряли фотток устройства более 1 месяца (интервал 3 дня), как показано на рис. 4e; отношение фотток/тёмный ток (PDCR = I_ph/I_dark) применяли. После воздействия воздуха в течение 1 месяца PDCR устройства не показывает явной деградации; вставленные изображения показывают, что ток, измеренный в день 1 и день 31, практически остаётся на одном уровне; чётко, этот гибридный фотодетектор имеет хорошую стабильность для долгосрочной фотодетекции.

Механизм фотоотклика

Здесь мы исследовали механизм усиления фототехнической производительности фотодетектора ZnO-QDs/MoS₂. Во-первых, мы проверили поглощение гибридной структуры численными симуляциями. Используя метод конечных элементов, мы построили расчётную модель, состоящую из воздушной области сверху и сапфировой подложки снизу. Верх и низ модели усекали двумя идеально согласованными слоями для избежания ложных отражений. Преломляющий индекс сапфировой подложки устанавливали как константу 1,75. В начале мы соответственно поместили 0,8-нм слой MoS₂ и 4,5-нм слой ZnO на сапфировую подложку, чтобы проверить независимые поглощения. Преломляющий индекс монослоя MoS₂ брали из ссылки [36], а для ZnO — из ссылки [37]. Затем мы поместили гибридный слой (ZnO над MoS₂) на ту же сапфировую подложку для исследования общего поглощения. Как показано на рис. 5a, гибридный слой демонстрирует усиленное поглощение в области длины волны ниже 400 нм по сравнению с голым монослоем MoS₂, раскрывая лучшее UV-поглощение после декорирования ZnO-QDs. Затем мы экспериментально проверили UV-Vis спектры поглощения MoS₂, ZnO-QDs и ZnO-QDs/MoS₂, и результат совпал с расчётным. Как показано на рис. 5b, монослой MoS₂ демонстрирует широкополосный диапазон поглощения от UV до видимой длины волны и пиков поглощения не находится, когда длина волны увеличивается до NIR. Что касается ZnO-QDs, пики поглощения расположены в UV области и существует большая скорость поглощения по сравнению с MoS₂. После декорирования ZnO-QDs мы обнаружили, что ZnO-QDs/MoS₂ демонстрирует более сильную способность к поглощению, чем примитивный MoS₂, указывая, что гетероструктура имеет более интенсивное свет-вещество взаимодействие. Соответствующие графики Таука показаны на рис. 5c, и запрещённая зона MoS₂ и ZnO-QDs можно рассчитать как ~1,77 эВ и ~3,42 эВ соответственно, что близко к значениям в предыдущих отчётах [27, 38].

Основываясь на предыдущих отчётах, MoS₂ и ZnO-QDs — оба n-тип полупроводники с работой функции 4,7 эВ и 5,3 эВ [39, 40] соответственно. Электронная сродство MoS₂ приблизительно 4,3 эВ [41], что немного больше, чем у ZnO-QDs (4,2 эВ) [42]. Запрещённая зона MoS₂ и ZnO-QDs считается 1,8 эВ и 3,4 эВ согласно расчётам Таука. Энергетическая зональная структура MoS₂ и ZnO (до и после контакта), показана на рис. 6a и b, построена и используется для исследования механизма усиления фототехнической производительности.

MoS₂/ZnO-QDs гетероуструктура формируется силами Ван-дер-Ваальса, и I-тип зонного выравнивания на интерфейсе может использоваться для объяснения усиленной ответственности [42]. Когда эти гетероструктуры освещаются UV-светом, и ZnO-QDs, и MoS₂ сильно поглощают фотоны света и электроны переходят из валентной зоны в проводимую зону, так что происходит процесс «I». После этого электроны инъецируются из проводимой зоны ZnO-QDs в проводимую зону MoS₂, образуя процесс «V» через термическое возбуждение, в то время как часть электронов в проводимой зоне ZnO-QDs туннелирует в проводимую зону MoS₂, результатом чего является процесс «III». А затем дыры в валентной зоне ZnO-QDs переходят в соответствующую валентную зону MoS₂, как показано в процессе «IV». Также стимулированное излучение может заставить некоторые электроны в проводимой зоне ZnO-QDs вернуться в валентную зону для излучения фотона, который может возбудить электроны в валентной зоне MoS₂ в проводимую зону, образуя процесс «II». С другой стороны, подобные процессы происходят, когда гибридные устройства освещаются видимым светом, за исключением того, что возбуждённые электроны были из дефектного энергетического уровня ZnO-QDs [43], что снижало возбуждаемую энергию. В результате эти фоторазбуженные пары электроны-дырки переносятся из ZnO-QDs в MoS₂ и приводят к значительному усилению фоттока по сравнению с примитивным устройством. Кроме того, большое количество возбуждённых носителей в MoS₂ сильно увеличит скорость рекомбинации и уменьшит время отклика и затухания [42], что наблюдалось на рис. 4c и d.

Заключение

Подводя итог, мы сообщаем о фотодетекторе на базе монослойной гибридной структуры MoS₂/ZnO-QDs. По сравнению с монослоем MoS₂, декорирование ZnO-QDs приводит не только к огромному усилению фотоотклика в видимом спектре, но и к расширению в глубокий ультрафиолетовый (DUV) диапазон. Под возбуждением видимым светом это гибридное устройство демонстрирует более быструю скорость отклика (1,5 с и 1,1 с соответственно), более высокую ответственность свыше 0,084 А/В и большую детектируемость 1,05 × 10¹¹ Джонс. Это обусловлено большим количеством инъекции носителей из ZnO-QDs в MoS₂. Кроме того, гибридное устройство показывает отличную стабильность под воздействием атмосферы при комнатной температуре. Таким образом, наше исследование может предоставить метод улучшения производительности фотодетекторов и расширения строительных блоков для высокопроизводительных оптоэлектронных устройств.

Доступность данных и материалов

В рукописи все данные, поддерживающие их выводы, получены из экспериментов по фабрикации, характеристике и измерению. Все авторы желают делиться своими данными. Данные могут быть предоставлены.

Аббревиатуры

PL:

Photoluminescence — Фотолюминесценция

AFM:

Atomic force microscopy — Атомно-силовая микроскопия

XPS:

X-ray photoelectron spectra — Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

CVD:

Chemical vapor deposition — Химическое осаждение из паровой фазы

R_λ:

Responsivity — Ответственность

I_ds:

Source-drain current — Исток-сток ток

I_ph:

Photocurrent — Фотток

EQE:

External quantum efficiency — Внешний квантовый КПД

D*:

Detectivity — Детектируемость

VB:

Valence band — Валентная зона

CB:

Conduction band — Проводимая зона