Un photodiode WSe2 ultrarapide basé sur une homojonction latérale p-i-n

Les jonctions homogènes de haute qualité sont d'une grande importance pour le développement de dispositifs électroniques et optoélectroniques basés sur des dichalcogénures de métaux de transition (TMD). Ici, nous démontrons un diodique à homojonction latérale de type p/intrinsèque/type n (p-i-n) basé sur des couches multicouches de WSe2. Le photodiode est formé par dopage sélectif, plus précisément en utilisant un traitement plasma de surface auto-alignant dans les régions de contact, tout en gardant le canal WSe2 intrinsèque. Les mesures électriques de ce type de diode révèlent un comportement de redressement idéal avec un rapport de courant on/off aussi élevé que 1,2 × 10^6 et un facteur d'idéalité de 1,14. En mode photovoltaïque, la diode présente d'excellentes performances de détection de lumière sous une illumination de lumière de 450 nm, y compris une tension de circuit ouvert de 340 mV, une responsivité de 0,1 A W^-1 et une détectivité spécifique de 2,2 × 10^13 Jones. De plus, bénéficiant de la configuration latérale p-i-n, la dynamique de photo réponse lente incluant la diffusion de photocarriers dans les régions non épuisées et le piégeage/dépiégeage des photocarriers en raison des dopants ou des états défectueux induits par le processus de dopage sont considérablement supprimés. Par conséquent, un temps de réponse record de 264 ns et une largeur de bande de 3 dB de 1,9 MHz sont réalisés, comparé aux photodétecteurs basés sur des TMDs précédemment rapportés. Les propriétés souhaitables mentionnées ci-dessus, ainsi que des processus compatibles avec le CMOS, rendent cette diode à jonction p-i-n WSe2 prometteuse pour de futures applications dans la détection de signaux faibles haute fréquence auto-alimentés.