Fotodetectores de Banda Larga Ultrassensíveis Baseados em Junções p–g–n de MoTe2/Grapheno/SnS2 Blindadas Dielectricamente

Resumo Folhas atômicas 2D de dissulfetos de metais de transição (TMDs) têm um potencial tremendo para optoeletrônica da próxima geração, uma vez que podem ser empilhadas camada por camada para formar heteroestruturas de van der Waals (vdW). Isso permite não apenas contornar as dificuldades na heteroepítaxia de semicondutores com desajuste de rede com funcionalidades desejadas, mas também fornecer um esquema para projetar novas optoeletrônicas que podem superar as limitações fundamentais de seus equivalentes semicondutores convencionais. Aqui, uma nova junção p–g–n de h‐BN/p‐MoTe2/grapheno/n‐SnS2/h‐BN, fabricada por transferência a seco camada por camada, demonstra fotodetecção de alta sensibilidade e banda larga à temperatura ambiente. A combinação de MoTe2 e SnS2 de bandgaps complementares, e a camada intercalada de grafeno fornece uma heteroestrutura vdW única com um campo elétrico interno vertical para alta eficiência na absorção de luz em larga faixa, dissociação de excitons e transferência de portadores. A camada intercalada de grafeno desempenha um papel crítico em aumentar a sensibilidade e ampliar a faixa espectral. Um dispositivo otimizado contendo grafeno de 5−7 camadas foi alcançado e mostra uma responsividade extraordinária que excede 2600 A W−1 com resposta foto rápida e detectividade específica de até ≈10^13 Jones no espectro ultravioleta–visível–infravermelho próximo. Esse resultado sugere que as junções vdW p–g–n contendo múltiplos TMDs fotoativos podem fornecer uma abordagem viável para futuros detectores fotônicos ultrassensíveis e de banda larga.