厘米级透明MoS2等离子体光电探测器:分离牛眼结构增强性能

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"分离牛眼结构的大型透明二硫化钼等离子光电探测器" 本文报道了一种基于大型透明二硫化钼(MoS2)的等离子光电探测器,利用了化学气相沉积(CVD)技术在厘米级透明氧化铝(Al2O3)衬底上直接生长MoS2。这一创新方法旨在为可见光波长范围内的下一代成像技术提供高性能的光电探测器阵列。MoS2作为一种二维材料,因其独特的光电特性以及在单层状态下的透明性,使其成为这类应用的理想选择。 文章中提到的等离子体MoS2探测器采用了铝裂牛眼(Split Bull Eye, SBE)结构,这种结构能利用表面等离子体共振(SPR)效应显著提升性能。在405纳米波长下,该探测器实现了约6.2×10^-14 W Hz^-1/2的超低噪声等效功率,同时在1.0 V的小偏置电压下获得了7.26 AW^-1的高响应度,比没有使用SBE结构的参考探测器性能提升了六倍。时间域有限差分(FDTD)仿真结果显示,SBE结构中心的光场分布更加集中,这增强了光电流和灵敏度,尤其是在低光照条件下。 MoS2的带隙随着厚度从单层到多层的变化,可以覆盖从紫外到近红外的光谱范围,因此它在光探测器和光晶体管中有广泛应用。除了机械剥离MoS2的传统方法,已经有许多技术被用于合成高质量的MoS2薄膜,包括稀释水溶液法、液体剥离法、物理气相沉积、溅射法、胶体量子点异质结以及最近的CVD法。通过CVD进行晶圆级外延生长的MoS2也被报道,这种方法能生长出均匀的大面积MoS2薄膜,非常适合展示大规模的光电探测器阵列。 这篇研究展示了通过优化的CVD生长技术和集成SBE等离子体结构,如何有效地提升MoS2光电探测器的性能,这对于未来透明、大面积的光电设备和成像技术的发展具有重要意义。