近日,中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所胡偉達(dá)、陳效雙、陸衛(wèi)等設(shè)計了一種不同于常規(guī)pn結(jié)的單邊耗盡/單邊積累的Pp+結(jié)。提出了單邊耗盡區(qū)和單邊積累區(qū)聯(lián)合調(diào)控內(nèi)建電場分布的概念,利用p型二維半導(dǎo)體MoS2和AsP的層間范德華力構(gòu)建異質(zhì)結(jié)。在內(nèi)建電場作用下,P區(qū)的光生電子穿過異質(zhì)界面與p+的多子空穴復(fù)合,被AsP快速收集。單邊耗盡區(qū)結(jié)構(gòu)通過巧妙地讓耗盡層遠(yuǎn)離界面,避免了界面處缺陷復(fù)合中心導(dǎo)致的光生載流子的復(fù)合,克服了長期以來困擾二維材料界面光生載流子復(fù)合幾率大和傳輸效率低的瓶頸問題;同時由于單邊耗盡區(qū)結(jié)構(gòu)只有光生電子穿過界面且迅速與p+的多子空穴復(fù)合,大大降低了光生載流子被界面缺陷態(tài)捕獲的幾率,解決了二維材料長期以來因光誘導(dǎo)柵壓效應(yīng)導(dǎo)致響應(yīng)速度慢的難題。該成果從物理上大幅改進(jìn)了二維異質(zhì)結(jié)界面復(fù)合和接觸層傳輸機(jī)制,有效提高器件量子效率和響應(yīng)速度,從而實現(xiàn)高性能光電探測。
該成果以題為“High efficiency and fast van der Waals hetero-photodiodes with a unilateral depletion region”發(fā)表在Nature Communications上,第一作者為吳峰博士后,通訊作者為胡偉達(dá)、王鵬等。論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-019-12707-3。 本文由中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所胡偉達(dá)研究員供稿。
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