河北工业大学范超课题组AOM：基于二硫化锡/铟掺杂二硫化锡同质结的可见光光电探测器

摘要：河北工业大学电子信息工程学院范超课题组通过化学气相输运法合成二硫化锡和铟掺杂二硫化锡单晶，并使用机械剥离法和聚二甲基硅氧烷辅助转移法，制备出具有高响应度和快速响应速度的二硫化锡/铟掺杂二硫化锡同质结光电探测器。

关键词：Advanced Optical Materials , 二维材料, 二硫化锡, 同质结, 光电探测器, 河北工业大学

二硫化锡是二维层状金属硫族化合物，具有原子级厚度、机械性能优异、比表面积大的特点，对环境和人体无毒无害，并且组成元素在自然界中储量丰富，价格相对低廉，契合下一代微电子器件高性能、低功耗、环保的发展需要。二硫化锡所具有的高迁移率、高的光吸收系数、与硅材料兼容等性质，使二硫化锡在电子、光电子器件中潜力巨大，尤其是二硫化锡光电探测器性能优异，响应度远远高于目前商用的光电探测器，但是本征二硫化锡的缺陷阻碍了光的吸收，本征缺陷和杂质的存在导致费米钉扎效应，降低了本征二硫化锡对微弱信号的探测性能。

河北工业大学电子信息工程学院范超课题组在 Advanced Optical Materials 发表论文，报道了一种基于二硫化锡/铟掺杂二硫化锡同质结的光电探测器，通过化学气相输运法合成二硫化锡和铟掺杂二硫化锡单晶，使用机械剥离法将块状单晶剥离为二维层状材料，并通过聚二甲基硅氧烷辅助转移的方法制备了基于二硫化锡/铟掺杂二硫化锡同质结的光电探测器。在405 nm激光照射下，与单一材料相比，基于二硫化锡/铟掺杂二硫化锡同质结的光电探测器具有更高的响应度和归一化探测率，及快速响应速度。这项工作为提高二硫化锡光电探测器的性能提供了一种可行的方法，并为二硫化锡和其他材料在光电器件中的进一步应用开辟了道路。

研究者分别制备了基于二硫化锡、铟掺杂二硫化锡、以及二硫化锡/铟掺杂二硫化锡同质结的光电探测器，并测试其性能，如图1所示。在光功率密度为39.6 µW·mm -2 的405 nm激光照射下，基于二硫化锡/铟掺杂二硫化锡同质结的光电探测器响应度为271.7 A·W -1 ，归一化探测率为2.13×10 12 cm·Hz 1/2 ·W -1 ，响应时间为10 ms。通过分析比较，基于二硫化锡/铟掺杂二硫化锡的光电探测器表现出高的响应度、高的归一化探测率以及更短的响应时间，其性能优于其他二维材料以及商用光电探测器。