Acta Physico-Chimica Sinica ›› 2019, Vol. 35 ›› Issue (10): 1058-1077.doi: 10.3866/PKU.WHXB201812020
Special Issue: Two-Dimensional Materials and Devices
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Jiayi LI,Yi DING,David Wei ZHANG,Peng ZHOU*()
Received:
2018-12-10
Accepted:
2019-01-09
Published:
2019-01-15
Contact:
Peng ZHOU
E-mail:pengzhou@fudan.edu.cn
Supported by:
MSC2000:
Jiayi LI,Yi DING,David Wei ZHANG,Peng ZHOU. Photodetectors Based on Two-Dimensional Materials and Their van der Waals Heterostructures[J].Acta Physico-Chimica Sinica, 2019, 35(10): 1058-1077.
Fig 3
The photodetectors based on Graphene. (a) Absolute a.c. photoresponse S21(f) as a function of light intensity modulation frequency up to 26 GHz with gate bias (VG) varying from −40 to 80 V6. (b) Metal/graphene/metal (MGM) photodetectors with asymmetric metal contacts. Main panel: three-dimensional schematic of the MGM photodetector. Bottom right: scanning electron micrograph of the MGM photodetector 76. (c) Graphene photodetector integrated on a silicon waveguide with asymmetric contact configuration 77. (d) Measured photoresponsivity versus illumination power 78. (e) Photocurrent and photoresponsivity versus illumination power at the applied voltage of 5 V in the visible region (632 nm), (f) Photocurrent and photoresponsivity versus illumination power at the applied voltage of 5 V in the infrared region 79. (g–i) Time-dependent photocurrent measurements on the GNR-based FETs 80. Color online."
Fig 4
The photodetectors based on MoS2. (a) The normalized photoresponsivity of five devices of each type (bare MoS2 and TiO2/MoS2)86. (b) Photoresponsivity and detectivity of the MoS2 photodetector as a function of excitation wavelengths 87. (c) Photoresponsivity as a function of the wavelength of pristine and R6G-sensitized MoS2 photodetectors, (d) Photodetectivity as a function of the wavelength of pristine and R6G-sensitized MoS2 photodetectors 88. (e) Photoresponsivity of the MoS2 phototransistor, showing high sensitivity 90. (f) Schematic of Ag SHINs/MoS2/Au hybrid nanostructures 91. Color online."
Fig 5
The photodetectors based on other TMDs. (a) 3D schematic device structure of the metal/WSe2/metal (MSM) photodetectors with asymmetric contact geometries 92. (b) A schematic illustrating the layout of a typical WSe2 phototransistor 93. (c) 3D schematic view of the fabricated device with gold nanoparticles (AuNPs) embedded in the gate dielectric 94. (d) Schematic structure of ReS2 top-gate FET 95. (e) Photocurrent vs time for supported and suspended ReS2 devices for 10 kHz laser modulation 96. (f, g) Temporal photocurrent response for (f) FL(few-layer)-ReS2/SiO2 and (g) FL-ReS2/h-BN devices 97. Color online."
Fig 6
The photodetectors based on BP. (a) Photo-responsivity as a function of source-drain bias at charge-neutrality points 100. (b, c) The photoresponsivity ratio (RSAL/Rcontrol) values as a function of the laser wavelength, which were extracted from APTES- and OTS-doped (b) 10 nm- and (c) 2 nm-thick BP photodetectors 101. Color online."
Fig 7
The photodetectors based on Graphene/TMDs heterostructures. (a) Schematic description of the graphene/BP device, (b) Photoresponsivity of the device with different thickness at various illumination power intensities 107. (c) Schematic description of the graphene/WSe2 heterostructure 108. (d) Schematic description of the graphene/MoS2/graphene heterostructure, (e) Ids–Vds characteristics of the device as various gate bias, Inset: variation of Isc and Voc with VBG, (f) Excitation laser power-dependent EQE of the device under various excitation wavelengths 109. Color online."
Fig 8
The photodetectors based on TMDs/TMDs heterostructures. (a) Schematic description of MoTe2/MoS2, (b) The Ids–Vds curves of the device in darkness and under illumination 125. (c) Schematic description of MoS2/WSe2 heterostructure between graphene eletrodes 126. (d) Gate tunable I–V characteristics of the BP/MoS2 heterostructure 127. (e) Schematic description of multi-electrode WSe2/SnS2 heterostructure, (f) The Ids–Vds curves of parallel-mode device at various gate voltage 128. Color online."
Fig 9
The photodetectors based on TMDs/3D heterostructures. Schematic description of p-WS2/n-Si heterostructure, (b) The Spectral responsivity of the p-WS2/n-Si device at various bias voltage 135. (c) Schematic description of the graphene/silicon-heterostructure photodiode 137. (d) The Spectral responsivity of the device over a wavelength range from 1450 to 1590 nm at zero bias 138. Color online."
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