北京大学，深圳大学Adv. Optical Mater.：基于范德华堆叠的2D半导体/h-BN异质结的超快弱光探测器

成果介绍

快速且灵敏的弱光探测器在实时监测、医疗诊断和天文学等各个领域都至关重要。然而，使用2D材料的光电探测器在实现对弱光的低探测极限和快速响应方面面临挑战。

有鉴于此，近日，北京大学张青教授和深圳大学张文静教授（共同通讯作者）等合作报道了在金电极上制备垂直vdW石墨烯/InSe/h-BN异质结，同时实现了超低探测限为47.4 nW cm^-2，超快响应速度为327 ns。垂直光电探测器具有纳米级沟道长度，从而减少了载流子的散射和复合。多层h-BN的高势垒有效阻断载流子输运，实现了超低暗电流和最小功耗。此外，金属-绝缘体-半导体结构增强了InSe中的光吸收，提高了对弱光探测的灵敏度。更重要的是，石墨烯/InSe界面处的内建电场可以促进光生载流子的分离，从而提高收集效率。这些因素共同降低了对弱光的探测极限和响应时间。这种由2D半导体/h-BN组成的垂直vdW异质结提供了一种解决方案，使大多数2D半导体适用于超快弱光探测器。    

图文导读

图1. 石墨烯/InSe/h-BN垂直异质结的示意图及表征。

图2. 石墨烯/InSe/h-BN异质结器件的光电特性。

图3. 石墨烯/InSe/h-BN异质结器件的弱光和光伏响应。

图4. 石墨烯/InSe/h-BN异质结的能带图和光电流成像。

文献信息

Ultra-Fast Weak Light Detectors Based on van der Waals Stacked 2D Semiconductor/h-BN Heterostructures

（Adv. Optical Mater., 2024, DOI:10.1002/adom.202402226）

文献链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202402226    

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