基于2D Bi2O2Se构建具有非对称金属接触的高性能肖特基光电二极管
成果介绍
二维Bi2O2Se是一种新开发的2D半导体材料，具有空气稳定性、中等禁带宽度（0.8 eV）和高载流子迁移率，在光电子学中显示出广阔的前景。然而，由于高载流子迁移率和电导率，已报道的基于2D Bi2O2Se的光电探测器存在暗电流高的缺点。
有鉴于此，近日，湘潭大学黄凯教授团队采用非对称电极技术，构建了基于2D Bi2O2Se的肖特基光电二极管。由于肖特基势垒，器件的暗电流被显著抑制，并且该光电探测器避免了传统异质结器件复杂而精密的制备过程。该光电探测器在450至1400 nm（可见光-NIR）范围内显示出宽带响应，在500 nm光（6.4 mW cm-2）照射下，响应率和探测率分别达到1.2 A W-1和7×1011 Jones。此外，该器件实现了超过三个数量级的开/关比和零偏置下的快速响应（上升时间为117 ms，下降时间为58.5 ms）。更重要的是，在外部偏置(-0.5 V)下，响应率达到193 A W-1，外量子效率超过47899%。这些结果表明了2D Bi2O2Se在高灵敏度、宽带和低功率光电器件中的无限潜力。
图文导读
图1. 在氟金云母衬底上生长的2D Bi2O2Se纳米片的表征。
图2. （a）Pd/Bi2O2Se/Ti光电探测器在辐照下的示意图。（b）器件的OM图像。（c）Pd和Ti的功函数和Bi2O2Se的能带图。（d）Pd/Bi2O2Se/Ti光电二极管的对数I-V曲线。（e）器件在不同Vds下的能带图。
图3. （a）辐照下器件在零偏置下的能带图。（b）光电流与入射光波长的对应关系。（c&d）光电探测器在可见光和红外波长下的时间响应。（e）Pd/Bi2O2Se/Ti光电探测器在零偏置下的光电流成像。
图4. （a）器件在不同激光功率密度（500 nm）下的I-V曲线。（b）零偏置时开/关比与激光功率密度的对应关系。（c）光电流与激光功率密度的关系。（d）响应率和探测率对激光功率密度的依赖性。（e）器件在500 nm光照射下的上升和下降曲线。（f）器件在零偏置下100次光开/关循环的响应曲线。
图5. （a&b）正偏置和负偏置下I-T曲线的单个周期。（c&d）器件在正偏置和负偏置光照下的能带图。（e）不同偏置电压下的光电流和响应率。（f）不同偏置电压下的EQE。
文献信息
A High-Performance Schottky Photodiode with Asymmetric Metal Contacts Constructed on 2D Bi2O2Se
(Adv. Electron. Mater., 2022, DOI:10.1002/aelm.202100987)
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