Linéarité réglable des phototransistors verticaux à double grille vdW haute performance

Les semi-conducteurs 2D en couches ont été largement exploités dans les photodétecteurs en raison de leurs excellentes propriétés électroniques et optoélectroniques. Pour améliorer leurs performances, des effets de photogating, photoconductivité, photovoltaïque, photothermoélectrique et d'autres effets ont été utilisés dans les phototransistors et photodiodes fabriqués avec des semi-conducteurs 2D ou des structures hybrides. Cependant, il est difficile d'obtenir simultanément la haute responsivité et la réponse photo-linéaire souhaitées dans un canal de conduction monopolaire ou une jonction p-n. Ici, une conduction à double canal avec WSe2 multilayer ambipolaire est présentée en employant le concept de dispositif de phototransistor à double grille, où des canaux de type p et n sont produits dans le même semi-conducteur en utilisant des dual-gatings opposés. Il est possible de régler le gain photoconductif en utilisant un champ électrique vertical, de sorte que le gain soit constant par rapport à l'intensité lumineuse - une réponse photo-linéaire, avec une haute responsivité d'environ 2,5 × 10^4 A W^-1. De plus, le bruit 1/f du dispositif est maintenu à un niveau bas sous le dual-gating opposé en raison de la réduction du courant et des fluctuations de porteurs, ce qui entraîne une haute détectivité d'environ 2 × 10^13 Jones dans le régime de réponse photo-linéaire. La réponse photo-linéaire et la haute performance du phototransistor WSe2 à double grille offrent la possibilité d'atteindre une détection de lumière à haute résolution et quantitative avec des semi-conducteurs 2D en couches.