MoS2 photodetectors

合集下载

mos2 p 型半导体

mos2 p 型半导体

mos2 p 型半导体
二硫化钼(MoS2)是一种特殊的材料,具有独特的物理和化学性质。

在单层或少层情况下,MoS2可以表现出二维材料的特点,并表现出半导体的性质。

在单层MoS2中,硫原子形成一个紧密排列的晶格结构,而钼原子则位于晶格结构的中心。

这种结构使得MoS2具有带隙,因此它可以表现出典型的半导体行为。

在单层MoS2中,带隙大小约为1.8-1.9电子伏特(eV),这意味着它在光电器件和电子器件中可能具有重要的应用前景。

对于p型半导体,当掺入适量的杂质时,可以增加空穴(正电荷载流子)的浓度。

在MoS2中实现p型半导体行为的方法之一是通过掺杂。

例如,通过引入杂质如铜(Cu)、银(Ag)或其他能够提供正电荷的元素,可以将MoS2转变为p型半导体。

这样,MoS2就可以与n型半导体(如二硒化钼n型半导体)结合,形成pn结构,用于构建各种电子器件,如二极管、晶体管等。

实现MoS2的p型半导体行为仍然是一个活跃的研究领域,研究人员正在探索不同的掺杂方法和调控技术。

这有助于进一步理解MoS2的半导体特性,并拓展其在新型电子器件和光电器件中的潜在应用。

cvd生长mos2条件

cvd生长mos2条件

cvd生长mos2条件
莫来石(MoS2)是一种二维的材料,具有优异的电子和光学性质。

以下是CVD(化学气相沉积)生长MoS2的条件:
1. 沉积前的表面处理:通常需要对衬底进行清洁处理,以去除表面的杂质和氧化物。

常用的方法包括溶剂清洗、超声波清洗和高温退火。

2. 反应气体:通常选择硫化合物和金属前驱物作为反应气体。

常用的硫化合物包括硫化氢(H2S)和二硫化碳(CS2),常用的金属前驱物包括二甲基二硫代氯化钼(MoCl2)和五硫化二钼(MoS2)。

3. 反应温度:通常在高温下进行CVD生长MoS2,典型的反应温度为500至1000摄氏度之间。

较高的反应温度可以促进MoS2的生长速率和结晶度。

4. 压力和流量:CVD生长MoS2过程中,可以利用压力和气体流量来控制沉积速率和薄膜质量。

通常使用惰性气体(如氮气或氩气)作为稀释剂,以控制气体流量和反应压力。

5. 沉积时间:CVD生长MoS2的沉积时间可以根据所需的薄膜厚度和生长速率进行调控。

通常沉积时间在几分钟到几小时之间。

需要注意的是,CVD生长MoS2的条件可能因实验设备和材
料的不同而有所差异。

因此,在具体实验过程中,可能需要进行一些优化和调整以获得最佳的生长结果。

二维二硫化钼(MoS2)及应用

二维二硫化钼(MoS2)及应用

2
研究背景
石墨烯(Graphene)是二维结构的一个典 型代表,它只有一个原子层厚,达到了母体石 墨的几何极限。作为一个理想的二维量子体系, 在理论上Graphene并不是一个新事物。Wallace Philip 在20世纪40年代就对石墨烯二维量子体 系的电子结构开展了研究。几年后,石墨烯的 波函数方程被 J. W. Mcclur 成功推导得到。尽 管人们对Graphene的电输运性能提出过质疑, 但是并没有阻挡理论学家对石墨烯这个理想模 型结构的研究热情。
[1] Coleman J N, Lotya M, O'Neill A, etal. Two-dimensional nanosheets produced by liquid exfoliation of layered materials.Science,2011,331:568~571
7
研究背景
16
MoS2
早在1986年,就有人通过插入锂的方法成功剥离出单层二硫化钼。 2007年,世界上第一支纳米二硫化钼晶体管在美国马里兰大学问世,但由于其迁移 率并不理想因而并未引起太多注意。 2011年,Kis教授实验组在上发表了自己利用单层二硫化钼成功制造晶体管的文章, 引起轰动。 2011年11月,该实验组又报道了世界上第一只二硫化钼集成电路的成功研制。他们 将两只二硫化钼晶体管集成在一起,实现了简单的“或非”运算。 2012年,美国的Liu实验组报导了采用原子层沉积工艺制作的场效应晶体管,他们在 Al2O3绝缘衬底上使用23层,总厚度为15nm的二硫化钼纳米片层材料,成功制造出 双栅MOSFET,迁移率达到517cm2/V· s,是最初的纳米二硫化钼晶体管迁移率的10 倍。 同年,日本东京大学的Zhang实验组利用离子液体作为栅极绝缘体,使用纳米二硫 化钼材料成功研制出了双极型晶体管,其空穴和电子导电的开关比均大于102,实现 了较高的空穴迁移率。

mos2纳米片电化学器件

mos2纳米片电化学器件

mos2纳米片电化学器件MoS2纳米片电化学器件是一种基于二硫化钼(MoS2)纳米材料的电化学器件,具有广泛的应用前景。

本文将从MoS2纳米片的制备方法、电化学性能以及应用领域等方面进行探讨。

我们来了解一下MoS2纳米片的制备方法。

MoS2纳米片通常可以通过机械剥离、化学气相沉积(CVD)以及液相剥离等方法来制备。

其中,机械剥离方法是最早被发现的制备MoS2纳米片的方法,其原理是通过机械剥离的方式将MoS2层剥离成纳米厚度,得到MoS2纳米片。

而CVD方法则是通过将Mo和S原料气体在高温下反应生成MoS2纳米片。

液相剥离方法则是将MoS2层沉积在基底上,然后通过化学溶剂或机械剥离的方式将MoS2层剥离成纳米片。

我们来了解一下MoS2纳米片的电化学性能。

MoS2纳米片具有较大的比表面积和优良的电子传导性能,使其在电化学领域具有广泛的应用。

研究表明,MoS2纳米片在电催化、电化学储能和传感等方面具有出色的性能。

例如,在电催化领域,MoS2纳米片可作为催化剂用于氢气、氧气和甲醇等电催化反应中,具有较高的催化活性和稳定性。

在电化学储能领域,MoS2纳米片可用作超级电容器和锂离子电池的电极材料,具有高的比容量和长的循环寿命。

此外,MoS2纳米片还可以应用于传感器的制备,用于检测环境中的气体、生物分子等。

MoS2纳米片电化学器件的应用领域十分广泛。

首先,在能源领域,MoS2纳米片可用于催化剂的制备,提高能源转化效率,如燃料电池和光电催化等。

其次,在电子器件方面,MoS2纳米片可用于制备柔性电子器件,如柔性显示屏和柔性电子封装等。

此外,MoS2纳米片还可以应用于生物传感器的制备,用于检测生物分子和疾病标志物等。

另外,MoS2纳米片还可以应用于环境监测,如气体传感器和水质传感器等。

MoS2纳米片电化学器件具有制备方法简单、电化学性能优良以及广泛的应用领域等优点。

随着纳米技术的不断发展,相信MoS2纳米片电化学器件将在未来的科技领域中发挥更加重要的作用。

photodetector的原理

photodetector的原理

photodetector的原理光电探测器(photodetector)是一种将光信号转换为电信号的器件。

它是光电技术中最重要的元件之一,广泛应用于通信、光谱分析、成像、光电测量等领域。

光电探测器的原理可以分为光电效应、半导体效应和内部增益效应三个部分。

一、光电效应光电效应是光电探测器的基本原理,它描述了当光照射到物质表面时,被照射物质中的电子被激发或者抛射出来的现象。

常见的光电效应有光电发射效应、外光电效应和内光电效应。

1.光电发射效应:光照射到金属表面时,使得金属中电子受到激发而从金属表面抛射出来。

这种效应主要根据普朗克的能量量子化理论和爱因斯坦的解释,即光的能量以粒子的形式存在,能量E与光的频率f之间有E=hf的关系。

需要注意的是,光电发射效应只适用于金属和类金属材料。

2.外光电效应:外光电效应也称为外光电倍增效应,是指当光照射在气体、液体或半导体等非金属材料上时,通过受激发的自由电子,使得材料表面电子被激发或抛射出来。

外光电效应的主要作用在于形成自由电子空穴对。

3.内光电效应:内光电效应是指当光照射在光电探测器的半导体材料上时,通过被激发的自由电子和空穴之间的再结合,产生电流。

内光电效应在半导体探测器中起到了主要的作用。

二、半导体效应半导体效应是光电探测器的重要原理,它主要应用于各种类型的光电探测器中。

在光照射下,半导体材料中能带发生变化,使得自由载流子的浓度发生改变,从而产生电压或电流信号。

半导体效应的工作原理依赖于光生电势效应和内部电场效应。

光生电势可以改变半导体中电子和空穴的浓度,从而产生电势差。

内部电场也会使得载流子运动方向发生偏转,形成电流。

根据不同的半导体材料和结构,可以分为以下几种典型的半导体光电探测器:1.PN结光电探测器:PN结光电探测器是一种常用的光电探测器。

其工作原理是利用PN结中的电子与空穴的结合效应,通过光生电流的变化来检测光信号。

2.PIN光电探测器:PIN结光电探测器是在PN结的基础上增加了掺杂度较低的中间区域,以增加探测器的响应速度和增益。

二维MoS2薄膜的可控制备及其电子输运特性研究

二维MoS2薄膜的可控制备及其电子输运特性研究

二维MoS2薄膜的可控制备及其电子输运特性研究【摘要】二维MoS2作为一种新型半导体材料,在电子学和光电子学领域具有广泛的应用前景。

在本文研究中,我们采用化学气相沉积(CVD)技术在氧化硅基底上制备了高质量的二维MoS2薄膜,并通过压电传感器进行了表征。

通过在不同条件下控制CVD过程中的温度、气体流量和反应时间等参数,成功地实现了对MoS2薄膜的可控制备。

同时,利用离子束雕刻技术对MoS2薄膜进行了纳米加工,使其形成了具有排列有序的长条纹的结构,可作为电极进行电子输运特性研究。

进一步的电子输运实验表明,MoS2薄膜具有半导体特性,并在室温下呈现出n型导电性。

在不同温度和电场的情况下,MoS2薄膜的电子输运性质表现出明显的变化。

通过调控材料的缺陷和掺杂,成功地实现了对MoS2薄膜电子输运特性的调控。

结果表明,MoS2薄膜在电子学和光电子学器件中具有广泛的应用前途。

【关键词】二维MoS2;CVD;可控制备;纳米加工;电子输运特性【Abstract】Two-dimensional (2D) MoS2 as a novel semiconductor material has great potential applications in thefields of electronics and optoelectronics. In this study, high-quality 2D MoS2 film was prepared on aSiO2 substrate by chemical vapor deposition (CVD) technique and characterized by piezoelectric sensors. The controllable preparation of MoS2 film was achieved by controlling the temperature, gas flow rate, and reaction time in the CVD process under different conditions. Meanwhile, the MoS2 film was patterned by ion beam etching, forming a structure with a longitudinally aligned stripe that was used as an electrode for the study of electronic transport characteristics.Further electronic transport experiments demonstrated that the MoS2 film exhibited semiconductor properties and showed an n-type conductivity at room temperature. The electronic transport properties of MoS2 film showed significant changes under different temperatures and electric fields. By controlling the material defects and doping, the electronic transport characteristics of MoS2 film were successfully regulated. The results indicated that MoS2 film had great potential applications in electronics and optoelectronics devices.【Keywords】Two-dimensional MoS2; CVD; Controllable preparation; Nanofabrication; Electronic transport characteristicTwo-dimensional MoS2 has attracted increasingattention in recent years due to its unique properties and potential applications in electronics and optoelectronics devices. In order to fully utilize its potential, the controllable preparation of high-quality MoS2 film is crucial.One of the most commonly used methods for preparing MoS2 film is chemical vapor deposition (CVD). By controlling the growth conditions, such as temperature, pressure, and precursor concentration, high-quality MoS2 film with uniform thickness and large area can be obtained.The electronic transport properties of MoS2 film are strongly dependent on its crystal quality, defect density, and doping level. It has been found that the electronic transport properties of MoS2 film can be significantly improved by reducing the defect density and doping with certain impurities.Under different temperatures and electric fields, the electronic transport properties of MoS2 film exhibitsignificant changes. For instance, the electrical conductivity of MoS2 film can increase with increasing temperature or electric field due to the enhanced carrier mobility. Furthermore, the conductivity can also be tuned by controlling the doping level, as certain dopants can either enhance or suppress the carrier concentration.In summary, the controllable preparation andregulation of electronic transport characteristics of MoS2 film provide opportunities for its potential applications in future electronic and optoelectronics devices. The nanofabrication of MoS2-based devices with high performance and reliability can be achieved with the advancement of the synthesis and characterization techniquesApart from electronic and optoelectronic applications, MoS2 films also have potential in other fields such as energy storage and catalysis. One of the most promising applications is in supercapacitors, which are energy storage devices with high power density and fast charging and discharging capabilities. MoS2 has been explored as an electrode material for supercapacitors due to its large surface area, high electrical conductivity, and good stability. Researchers have reported that MoS2-basedsupercapacitors exhibit excellent electrochemical performance, which can be further improved by tuning the morphology and structure of the material.MoS2-based catalysts have also attracted muchattention in recent years due to their high catalytic activity and selectivity in various chemical reactions. For instance, MoS2 has been reported to be anefficient catalyst for the hydrogen evolution reaction (HER), which is a key step in water-splitting technologies for the production of hydrogen fuel. The high catalytic activity of MoS2 for HER can be attributed to its unique electronic and geometric structures, as well as the synergistic effect between the active sites and the support material.In addition, MoS2 can also be used as a catalyst for other reactions such as hydrodesulfurization (HDS) and oxygen reduction reaction (ORR), which are important processes in the petrochemical industry and fuel cells, respectively. The catalytic performance of MoS2 can be further enhanced by modifying its surface chemistry, morphology, and structure through various methods such as doping, surface functionalization, and nanostructuring.Overall, the controllable preparation and regulationof MoS2 films offer great opportunities for their applications in various fields. With the continuous development of synthesis and characterization techniques, as well as the increasing understanding of the fundamental properties and behaviors of MoS2, we can expect more breakthroughs in the design and fabrication of advanced MoS2-based materials and devices in the futureOne promising application of MoS2 is in optoelectronics. Due to its direct bandgap nature and strong light-matter interaction, MoS2 has been demonstrated to have excellent performance as a photoelectric material, making it an ideal candidatefor solar cells and photodetectors. Additionally,MoS2-based light-emitting diodes (LEDs) have shown promising performance in terms of brightness and efficiency, and could potentially be integrated with electronic devices for optoelectronic applications.Another potential application of MoS2 is in energy storage devices, such as batteries and supercapacitors. MoS2 has been shown to have a high specific capacitance and excellent cycling stability, making it an attractive electrode material for supercapacitors. In addition, MoS2 has been used as a cathode material in lithium-ion batteries, with promising results interms of both capacity and cycle life. Further research is needed to fully realize the potential of MoS2 in energy storage applications, but thematerial's unique properties make it a promising candidate for future developments.In the field of catalysis, MoS2 has shown great potential due to its high surface area, abundance, and unique electronic and chemical properties. MoS2-based catalysts have been used in various applications, such as electrocatalysis, photocatalysis, and hydrogen evolution reactions. Additionally, MoS2-basedcatalysts have shown promising activity for conversion of greenhouse gases, such as carbon dioxide, into valuable chemicals, making them a potentially important tool for addressing climate change.Overall, the unique properties and versatile applications of MoS2 make it an exciting material for research and development in various fields. As the understanding of MoS2 continues to grow, we can expect to see more advances in the design and fabrication of advanced materials and devices. The development of new synthesis and characterization techniques will also play a critical role in unlocking the full potential of MoS2-based materials. Ultimately, these advancements have the potential to revolutionize anumber of industries and make a significant impact on our daily livesIn conclusion, MoS2 is a promising material that has garnered significant attention due to its unique properties and potential applications in various fields. The research and development in this area are expected to lead to significant advancements in the design and fabrication of advanced materials and devices, which could revolutionize numerous industries and make a significant impact on our daily lives. Continued efforts in the development of new synthesis and characterization techniques are critical to unlocking the full potential of MoS2-based materials。

二硫化钼半导体

二硫化钼半导体二硫化钼(MoS2)是一种重要的半导体材料,具有广泛的应用前景。

本文将介绍二硫化钼半导体的特性、制备方法以及其在电子学和光电子学中的应用。

让我们来了解一下二硫化钼半导体的特性。

二硫化钼是一种层状材料,由钼和硫元素交替排列而成。

每个钼原子被六个硫原子包围,形成了一个六角形的晶格结构。

这种结构使得二硫化钼具有特殊的电子性质。

二硫化钼是一个直接带隙半导体,带隙约为1.2-1.9电子伏特。

与传统的硅半导体相比,二硫化钼具有更好的光电转换效率和较高的载流子迁移率。

制备二硫化钼半导体的方法有多种,其中最常用的方法是化学气相沉积(CVD)和机械剥离法。

CVD方法通过在高温下将钼和硫化氢气体反应生成二硫化钼薄膜。

机械剥离法则是通过机械方法将层状的二硫化钼从其母体材料中剥离出来。

这两种方法都可以制备出高质量的二硫化钼薄膜,用于后续的器件制备。

二硫化钼半导体在电子学和光电子学领域有广泛的应用。

在电子学方面,二硫化钼可以作为场效应晶体管(FET)的材料,用于制备高性能的可弯曲电子器件。

二硫化钼的层状结构使得它具有优异的机械柔韧性,可以承受较大的形变而不影响其电学性能。

这使得二硫化钼在柔性电子器件中具有巨大的应用潜力。

在光电子学方面,二硫化钼可以用于制备光电探测器和光伏电池等器件。

由于二硫化钼的带隙与可见光谱范围相匹配,因此它可以吸收可见光并产生电子-空穴对。

这使得二硫化钼成为一种理想的光电转换材料。

研究人员已经制备出了基于二硫化钼的高效光电探测器和光伏电池,并取得了很好的性能。

二硫化钼半导体作为一种重要的材料,在电子学和光电子学领域具有广泛的应用前景。

通过合适的制备方法,可以得到高质量的二硫化钼薄膜,用于制备高性能的器件。

未来,随着对二硫化钼半导体性能的深入研究,相信它将在更多领域展现出其巨大的潜力。

mos2在光催化中存在的问题

mos2在光催化中存在的问题
二硫化钼(MoS2)是一种二维材料,具有优异的光电性能和催化活性。

在光催化中,MoS2可以作为光催化剂,用于分解水制氢、降解有机污染物等应用。

然而,MoS2在光催化中也存在一些问题:
1. 光吸收范围有限:MoS2的带隙宽度约为1.8 eV,只能吸收波长小于600 nm的光,限制了其在可见光区域的光催化活性。

2. 载流子复合快:MoS2中的电子-空穴对容易发生复合,导致光催化效率降低。

3. 稳定性差:MoS2在光催化过程中容易发生结构变化和氧化,影响其催化活性和稳定性。

4. 缺乏有效的电子传输路径:MoS2中的电子传输路径较短,电子和空穴的传输距离较远,导致电子-空穴对的有效分离困难。

5. 难以调控形貌和尺寸:MoS2的形貌和尺寸对其光催化性能有很大影响,但目前仍难以实现精确调控。

为了解决这些问题,研究人员正在通过合成方法的改进、表面修饰、异质结构设计等手段来提高MoS2在光催化中的性能。

二硫化钼mos2光学常数计算代码

一、概述二硫化钼(MoS2)是一种二维材料,具有优异的光学和电子性质,因此在光电子器件和纳米技术领域具有广泛的应用前景。

为了深入研究MoS2的光学特性,需要对其光学常数进行准确计算。

开发一套高效的计算代码对MoS2的光学常数进行计算具有重要意义。

二、计算代码的重要性1. 光学常数计算对MoS2材料的光学性质进行深入研究至关重要,可以为制备光电子器件提供重要参考。

2. 传统的实验方法费时费力,而通过计算代码可以快速准确地获取MoS2的光学常数。

3. 计算代码的开发将为MoS2材料的研究和应用提供技术支持。

三、光学常数的计算原理光学常数是指材料对光的吸收、透射和反射等光学性质的描述,常用的光学常数包括折射率、透射率、吸收率等。

对于MoS2材料,可以通过密度泛函理论(DFT)进行计算,利用第一性原理方法计算MoS2的电子结构和光学性质。

通过对晶体结构建模,并结合量子化学方法,可以获得MoS2的光学常数。

四、开发MoS2光学常数计算代码的主要步骤1. 构建MoS2晶体结构模型:根据MoS2的结构特性,构建MoS2的晶体结构模型。

2. 密度泛函理论(DFT)计算:利用第一性原理方法对MoS2进行DFT计算,获得其电子结构和能带结构。

3. 计算光学常数:基于DFT计算得到的电子结构,采用量子化学方法计算MoS2的光学常数,包括折射率、透射率、吸收率等。

4. 数据分析和结果展示:对计算得到的光学常数进行数据分析,并将计算结果以图表形式展示出来。

五、代码实现1. 选择适合的量子化学计算软件,如VASP、Quantum Espresso 等,进行MoS2的电子结构计算。

2. 基于计算软件的API接口,编写Python等编程语言的脚本,实现MoS2的光学常数计算。

3. 利用数据可视化库,如Matplotlib、Plotly等,对计算结果进行可视化展示。

六、代码的优化与验证1. 优化代码结构和算法,提高代码的计算效率和稳定性。

mos2 场效应晶体管 nature

mos2场效应晶体管naturemos2场效应晶体管是近期在科研领域取得的一项重要成果。

在2022年3月,清华大学的研究人员在《Nature》杂志上发表了一项关于mos2场效应晶体管的研究成果。

这项工作刷新了迄今为止已报道的场效应晶体管的最短栅极长度,其最短沟长仅为0.34nm,这是基于现有认知的极限长度。

mos2场效应晶体管的工作原理主要依赖于其栅极长度,这一长度决定了晶体管的开关状态以及电流的传输能力。

栅极越短,晶体管的开关控制能力越强,其性能也就越优秀。

该项研究的突破点在于利用石墨烯的独特性质。

石墨烯作为目前已知的最导电的材料,其原子层厚度极薄,仅为一个碳原子。

通过将mos2沉积于台阶的侧壁上,研究团队成功地实现了石墨烯栅极对沟道的控制。

当在栅极上施加电压时,电场能够从各个方向辐射,实现对沟道的精确控制。

这项研究的成功不仅刷新了场效应晶体管的栅极长度记录,而且为未来的电子器件设计提供了新的思路。

通过利用石墨烯等超薄材料,我们可以实现更小、更高效的电子器件,推动科技的发展。

在具体操作上,该研究团队首先沉积图案化mos2材料,然后使用喷墨打印技术制备电介质层、接触和连接层,从而完成晶体管和电路的制备。

他们通过将源极和漏极接触打印在mos2条带上,以定义晶体管的沟道区域。

接着,他们将hBN 薄膜打印在mos2沟道上,这种2D绝缘材料具有显著的介电性能和可忽略的漏电流。

最后,在hBN的顶部打印一个顶栅电极。

银或石墨烯墨水被用于打印源极和漏极接触以及顶栅接触。

该团队还对制备的mos2场效应晶体管进行了电学特性测试。

结果表明,该晶体管具有优异的性能表现,其平均ION/IOFF值为8×103,最大值为5×104;迁移率为5.5cm2V-1s-1,最大值为26cm2V-1s-1。

此外,该晶体管在低电压下工作,阈值电压范围为±1V。

这项研究的成功得益于科研人员对材料的深入理解和精细操作技术的掌握。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
We began the fabrication of our devices by using the scotch-tape
based micromechanical cleavage method to exfoliate monolayer
MoS2 (refs 3,27). As a substrate, we used degenerately doped silicon onto which a 270-nm-thick layer of SiO2 had been grown (Fig. 1a). We tested various surface treatments and their effects on
the direct bandgap, our photoresponsivity that
ultrasensitive is 106 better
MoS2 than
photodetecthe first gra-
phene photodetectors ( 0.5 mA W21)26. The direct nature of the
the common formula MX2, where M indicates a transition metal (M ¼ Mo, W, Nb, Ta, Ti, Re) and X represents Se, S or Te. Bulk crys-
tals of TMD materials are formed by vertically stacking two-dimen-
LETTERS
PUBLISHED ONLINE: 9 JUNE 2013 | DOI: 10.1038/NNANO.2013.100
Ultrasensitive photodetectors based on monolayer MoS2
Oriol Lopez-Sanchez1, Dominik Lembke1, Metin Kayci2, Aleksandra Radenovic2* and Andras Kis1*
studied two-dimensional material, single layers of other
materials, such as insulating BN (ref. 2) and semiconducting
MoS2 (refs 3,4) or WSe2 (refs 5,6), are gaining increasing attention as promising gate insulators and channel materials for field-
where the direct bandgap would allow a high absorption coeffi-
cient and efficient electron–hole pair generation under photo-
excitation. Here, we demonstrate ultrasensitive monolayer
bandgap in monolayer MoS2 in contrast to the indirect bandgap in bulk MoS2 also results in an 9,000-fold higher photoresponsivity in monolayer MoS2 compared to that in multilayer devices25.
photodetectors. The relatively low mobility (0.1 cm2 V21 s21)
and device currents (1–100 nA) in these first monolayer devices
could offset the inherent advantage of using a material with a
layer MoS2 have also been demonstrated recently, as well as saturation and high breakdown currents21.
The direct bandgap7,8 of monolayer MoS2 suggests that it could be a promising material for optoelectronic applications. Its most
sional layers with thicknesses of 6.5 Å. Neighbouring layers are
weakly bound by van der Waals interactions, facilitating cleavage
of bulk crystals either using the micromechanical cleavage technique1,3 commonly used for the production of graphene, or liquid-phase exfoliation11–13. Large-area MoS2 can also be grown using chemical vapour deposition (CVD)-like growth techniques14,15. Within the layers, chalcogenide and metal atoms are strongly bound via covalent bonds, resulting in MoS2 membranes16 with mechanical strengths 30 times higher than that of steel17 and stability up to 1,100 8C in an inert atmosphere. The bandgap of
mono- and multilayer transistors is relatively low, with the first
omfo7n.o5lmayAerWM2o1S2(repfh. o2t2o)t,rawnhsiiscthoriss
exhibiting a photoresponsivity comparable to graphene-based
direct bandgap.
Here, detectorwwiethdeampohnosttorraetsepaonnsuilvtirtayserneasicthivinegm8o8n0oAlayWer2M1, owSh2ipchhoitsoa-
100,000-fold improvement over previous reports for monolayer
Two-dimensional materials are an emerging class of new
materials with a wide range of electrical properties and potential practical applications. Although graphene1 is the most well-
effect transistors. Because monolayer MoS2 is a direct-bandgap semiconductor7,8 due to quantum-mechanical confinement7,9,10,
it could be suitable for applications in optoelectronic devices
MoS2 phototransistors22. This is a consequence of its improved mobility, as well as the contact quality and positioning technique.
Because of tors have a
in the 400–680 nm range. With recent developments in largescale production techniques such as liquid-scale exfoliation11–13 and chemical vapour deposition-like growth14,15, MoS2 shows important potential for applications in MoS2-based integrated optoelectronic circuits, light sensing, biomedical imaging, video
devices with a similar geometry (6.1 mA W21)23. Recently reported
tmhuelotirladyeerroMf oS1200dmevAiceWs224,215,
show higher photoresponsivities, on which is comparable to silicon-based
recording and spectroscopy.
Molybdenum disulphide (MoS2) is a typical semiconductor from the family of transition-metal dichalcogenide (TMD) materials with
MoS2 phototransistors with improved device mobility and ON current. Our devices show a maximum external photoresponsivity of 880 A W21 at a wavelength of 561 nm and a photoresponse
相关文档
最新文档