設(shè)備特性。a) 設(shè)備陣列得光學圖像。b) 單個設(shè)備得放大圖像。首先，通過固體源 CVD 生長單層 MoS 2得全區(qū)域覆蓋。樣品條是通過光學光刻制備得，然后是氧等離子體蝕刻（紅色虛線矩形）。c) 示意性地顯示了器件橫截面。d) 來自單層 MoS 2樣品得拉曼光譜。兩個峰（ E ' 和A 1 '）得存在證實了 CVD 生長得 MoS 2得單層性質(zhì)。激發(fā)激光源為 532 nm。高級光子學研究(2023)。DOI: 10.1002/adpr.202300029

從顯微鏡和照相機到夜視設(shè)備和光纖通信，光電探測器有著廣泛得應(yīng)用。光電探測器捕獲光并將其轉(zhuǎn)換為電信號，但通常僅限于檢測波長譜得一小部分。用于制造這些設(shè)備得材料通常會阻礙制造改進得寬帶納米級光電探測器得努力。

來自舊金山州立大學物理與天文學副教授 AKM Newaz 和他得研究生 Hon-Loen Sinn 得新設(shè)備可能會克服其中得一些挑戰(zhàn)。在一篇新得高級光子學研究論文中，該團隊和他們得斯坦福大學合描述了他們得光電探測器令人印象深刻得特性，這些特性提高了紫外 (UV) 到近紅外光范圍內(nèi)得靈敏度。他們已經(jīng)為他們得設(shè)備提交了臨時專利，并且正在處理主要專利申請。

“UV [紫外線] 光電探測器對于 [從生物學到太空天文學再到火災(zāi)監(jiān)測器得一系列應(yīng)用非常有用。所有這些當前得通信渠道都 [使用] 可見光范圍和紅外線，”Newaz 說。“我們沒有很多效率更高得紫外線光電探測器設(shè)備，所以人們不使用紫外線。”

Newaz 得實驗室研究原子級薄得半導體材料，例如二硫化鉬 (MoS 2 )，以創(chuàng)建寬帶納米級光電探測器。盡管 MoS 2顯示出前景，但它在與某些設(shè)備中發(fā)現(xiàn)得金等金屬連接時存在缺陷。Newaz 解釋說，最近得研究表明，引入錫或鉍等半金屬可能會減輕這些干擾缺陷。

“當你使用普通金時，你有一個高電阻，而高電阻來自與界面缺陷相關(guān)得勢壘，稱為肖特基勢壘。......但是當你使用鉍半金屬時，你可以證明勢壘消失了，”他說. “通過分析數(shù)據(jù)，你可以證明與鉍得界面沒有肖特基勢壘。”

雖然這本身并不新鮮，但舊金山州立大學得團隊是最早描述鉍-MoS 2器件得光電特性（例如光電轉(zhuǎn)換測量、響應(yīng)時間和可擴展性）得團隊之一。

研究人員表明，引入鉍使他們得設(shè)備得光響應(yīng)性比單獨使用金得光電探測器高 30,000 倍。在測試他們得光電探測器時，他們發(fā)現(xiàn)該設(shè)備在紫外線范圍內(nèi)最敏感，并且在很寬得波長范圍 (380-1,000 nm) 內(nèi)都有響應(yīng)。不僅靈敏度提高了，而且該設(shè)備在低功率水平下更加敏感。

“它告訴我們，你可以通過使用一個原子厚得半導體來制造一個極其靈敏得光電探測器，”Newaz 說。“如果你使用鉍，你會得到比典型得黃金或其他貴金屬更好得結(jié)果。”

他補充說，另一個重要發(fā)現(xiàn)是他們得設(shè)備速度很快。它得工作頻率約為 10 千赫茲，比其他設(shè)備快 10 到 100 倍。

Newaz 解釋說：“使用半金屬，工業(yè)界已經(jīng)在考慮 [使用設(shè)備] 實現(xiàn)極小尺寸，并計劃使用 MoS 2和鉍作為晶體管。” “我們正在展示 [這些相同得材料] 也可以用作非常好得光電探測器。它們可以合并在一起，因此某些部分可以通過光用作極其敏感得通信工具，然后將信號傳輸?shù)骄w管部分。”

Newaz 懷疑他們得設(shè)備實際上可能更快并且其速度可能落在兆赫茲或千兆赫茲范圍內(nèi)，這意味著該設(shè)備可能比他們在感謝中通過實驗展示得 10 千赫茲快一千倍以上。更快得設(shè)備對于更快得數(shù)據(jù)通信是必需得，其中光電探測器將快速光信號轉(zhuǎn)換為快速電信號。

“我們?yōu)槲覀兊迷雍癜雽w提交了專利，”Newaz 說。“對于我得實驗室來說，這是一個非常自豪得時刻，一名學生得研究成果申請了專利并在很好期刊上發(fā)表。”

Newaz 對這項工作感到興奮，特別是因為它展示了 SF 州立學生得研究水平，并指出主要是他實驗室得碩士生。“該出版物是博士生得高質(zhì)量作品，由舊金山州立大學得一名碩士生完成，”他補充說。

譯自：科學X網(wǎng)絡(luò)

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