表面ドープInSeに基づく高性能近赤外線フォトディテクター

要約 2D InSeは、優れた電気特性、高モビリティ(1000 cm² V⁻¹ s⁻¹付近)やIR検出に適した中程度のバンドギャップ(≈1.26 eV)により最近注目を集めている半金属チオ硫化物の一つです。ここでは、チャンネルに表面ドープInSe、電極に少層グラフェン(FLG)を使用した可視から近赤外線(470–980 nm波長(λ))の高性能フォトディテクターについて報告します。InSeの上部領域は、AuCl₃を使用して相対的にpドープされています。表面ドープInSeフォトディテクターは、λ = 470 nmで約19,300 A W⁻¹の光応答度(R)および約3 × 10¹³ Jonesの検出感度(D*)を達成し、λ = 980 nmでRが約7,870 A W⁻¹、D*が約1.5 × 10¹³ Jonesとなり、ゲートバイアスを施さずに動作する以前に報告された2D材料ベースのIRフォトディテクターを上回ります。AuCl₃を使用した表面ドーピングは、InSe表面と上部FLG接触点の間にバンドベンディングを生じさせ、電子-正孔対の分離を促進し、即座の光検出を可能にします。異なるデバイス構造を持つ複数のドープまたは無ドープInSeフォトディテクターが調査され、光検出機構の理解と性能の最適化に貢献しています。また、六方晶窒化ボロン誘電体での封入により、3か月の安定性も確保されています。