MOSE2/FEPS3 VAN DER WAALS N-P TYPE-IIヘテロ構造に基づくセルフ駆動のブロードバンド光検出器

ブロードバンド光吸収を伴う2次元（2D）ファンデルワールス材料は、次世代のUV-VIS-NIRフォトセクターの有望な候補です。広いバンドギャップとP型導電率を持つ新興の反強磁性ファンデルワールス材料の1つであるFEPS3は、UV Optoelectronicsの優れた候補として報告されています。ただし、FEPS3に基づいた自己駆動モードを備えた高感度の光検出器はまだ実現されていません。ここでは、350〜900 nmの作業範囲の多層MOSE2/FEPS3 TYPE-II N-Pヘテロ接合に基づいて、高性能および自己能力のある光検出器を報告します。提示された光検出器は、周囲条件下でゼロバイアスと室温で動作します。52 MA W-1の最大応答性（RMAX）と522 nmで12％の外部量子効率（EQEMAX）を示します。これは、個々の成分や2Dヘテロ構造で作られた他の多くの光検出器の特性よりも優れています。MOSE2/FEPS3の高性能は、MOSE2/FEPS3 N-P接合部に組み込まれた電界に起因します。私たちのアプローチは、ブロードバンドの自己主導の光検出器アプリケーションの有望なプラットフォームを提供します。

Two-dimensional (2D) van der Waals materials with broadband optical absorption are promising candidates for next-generation UV-vis-NIR photodetectors. FePS3, one of the emerging antiferromagnetic van der Waals materials with a wide bandgap and p-type conductivity, has been reported as an excellent candidate for UV optoelectronics. However, a high sensitivity photodetector with a self-driven mode based on FePS3 has not yet been realized. Here, we report a high-performance and self-powered photodetector based on a multilayer MoSe2/FePS3 type-II n-p heterojunction with a working range from 350 to 900 nm. The presented photodetector operates at zero bias and at room temperature under ambient conditions. It exhibits a maximum responsivity (Rmax) of 52 mA W-1 and an external quantum efficiency (EQEmax) of 12% at 522 nm, which are better than the characteristics of its individual constituents and many other photodetectors made of 2D heterostructures. The high performance of MoSe2/FePS3 is attributed to the built-in electric field in the MoSe2/FePS3 n-p junction. Our approach provides a promising platform for broadband self-driven photodetector applications.