中赤外線までの応答を持つ自己駆動型広帯域フォトデテクターのための原位構築された2D WS2/SiタイプIIヘテロ接合

高性能の広帯域フォトデテクターは、オプトエレクトロニクスシステムにおける潜在的な応用のため、集中的な科学的関心を集めている。グラフェンや黒リンなどの2次元（2D）材料を用いたフォトデテクターにおいて大きな成果が達成されているにもかかわらず、低い光吸収率や不安定性といった明らかな欠点が望ましい性能を持つ広帯域フォトデテクターの使用を妨げている。代替アプローチとして、有望な2D材料を見つけて多機能ハイブリッドフォトデテクターのためにヘテロ接合構造を製作することが重要である。本研究では、タイプIIバンドアライメントを持つ2D WS2/Siヘテロ接合が原位で形成される。このヘテロ接合デバイスは、10以上の高いIon/Ioff比、224 mA/Wの応答性、1.5 × 1012 Jonesの特異検出能、高い偏光感度、そして3043 nmまでの広帯域応答を示した。さらに、WS2/Siヘテロ接合デバイスの4 × 4デバイスアレイが高い安定性と再現性で実証された。これらの結果は、WS2/SiタイプIIヘテロ接合が広帯域検出および統合オプトエレクトロニクスシステムにおいて理想的なフォトデテクターであることを示唆している。