能帶工程在光電器件的電荷分離和電荷轉移至關重要,能帶排列最終決定了vdW異質結光探測器和LED二極管的性能。但是vdWH異質結材料的能帶結構對于光電器件的關鍵性能產生的影響未曾得到充分和系統研究。
有鑒于此,東南大學倪振華教授、呂俊鵬教授、趙蓓副教授、中國科學院半導體研究所魏鐘鳴研究員等報道通過CVD構筑WSe2/Bi2Te3-xSex vdWHs (0 ≤ x ≤ 3),通過實驗和理論計算研究說明vdWHs的能帶連接能夠從Type I(WSe2/Bi2Te3)轉變為Type III(WSe2/Bi2Se3)。
本文要點
(1)
當能帶連接從Type I變成Type III,vdWHs光探測器的靈敏度降低58.12 A W-1,探測率降低2.91×1012 Jones,而且實現超快速的3.2 μs響應時間。
(2)
在過渡金屬二硫化物結構p-n LED器件中,構筑Type III vdWH LED器件的熒光和電熒光的外量子效率達到最高。這種優異的LED器件性能來自能帶排列導致非常有利的界面電荷注入。這項工作為能帶結構調控理論應用于設計制備新型光電器件提供幫助和指導。
參考文獻
Dingli Guo, Qiang Fu, Guitao Zhang, Yueying Cui, Kaiyang Liu, Xinlei Zhang, Yali Yu, Weiwei Zhao, Ting Zheng, Haoran Long, Peiyu Zeng, Xu Han, Jun Zhou, Kaiyao Xin, Tiancheng Gu, Wenhui Wang, Qi Zhang, Zhenliang Hu, Jialin Zhang, Qian Chen, Zhongming Wei, Bei Zhao, Junpeng Lu, Zhenhua Ni, Composition Modulation-Mediated Band Alignment Engineering from Type I to Type III in 2D vdW Heterostructures, Adv. Mater. 2024
DOI: 10.1002/adma.202400060
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202400060