PdSe2纳米线薄膜/Si异质结近红外集成光电探测器

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半导体技术飞速发展,后摩尔时代正在到来,发展基于小尺寸的纳米材料的器件以提升集成电路集成度成为人们的选择之一。一维半导体纳米材料具有大的比表面积、长径比;径向和轴向呈现出显著的光学各向异性;一维结构可保证载流子沿其轴向定向传输,因而能提供更有效的传输通道。这些独特性质都使得一维半导体材料在光电器件中极具应用前景。PdSe2属于过渡金属二硫化物(TMD),具有带隙可调的特性,以二维层状材料应用在各种结构的光电器件中,但关于其一维结构的合成及光电特性的研究还鲜有报道。本文提出了一种PdSe2纳米线(NWs)薄膜/Si异质结集成NIR光电探测器。大面积PdSe2 NWs采用热辅助硒化预先制备的Pd NWs的方法合成,通过组装和转移NWs可制备包含8×8器件单元的集成光电探测器。光电性能测试表明,所构筑的器件在200-1300 nm宽波段范围内均有明显光响应,且响应速度较快,其峰值位于810 nm附近。在零偏压下,器件在810 nm处的响应度(R)为166 m A·W-1,比探测率(D*)为2.26×1010 Jones,当施加-2 V的偏压时,R值显著提升约19倍高达3.24 A·W-1。光吸收曲线证明了此器件增强了单独的Si在紫外和近红外区域的光吸收,从而增强PdSe2 NWs薄膜/Si异质结集成光电探测器的光电性能。此外,集成器件呈现出优异的均匀性,64个器件的电流开关比均为60左右。由于良好的光电响应均匀性,该集成光电探测器可应用于轨迹追踪,复刻较为复杂的光点运动轨迹;还可以有效应用于图像传感领域,能可靠的记录近红外光投射的“LASDOP”字母图像。
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