高灵敏度二维材料图像传感器的内在机理阐述

这篇文章直接在氧化硅衬底上合成了高质量的双层二硫化钼薄膜，制备了透明和不透明顶栅双层二硫化钼晶体管，将它们构筑成8◊8图像传感器阵列。

实验表明制备的双层二硫化钼光电晶体管具有很高的光响应灵敏度，并阐述了内在机理（禁带陷阱捕获空穴引起的光门控效应photo-gating effect by the holes trapped at subgap states）。

图1 双层二硫化钼图像传感器阵列（一个开关晶体管-不透明栅+一个光晶体管-透明栅=1个pixel）

图2 材料和器件的制备工艺（透明和不透明顶栅）

图3 合成材料特性表征（面积大，双层，2H相，功函数4.4 eV，禁带宽度1.65 eV）

图4 阵列中晶体管电学性能和电学参数统计值（确定工作电压，判断均匀性）

图5 阵列中光晶体管的光响应特性（对红、绿、蓝三种不同波长光的响应，颜色匹配）

图6 二维器件特性模拟（探究高响应灵敏度和缺陷态的内在联系）

图7 二硫化钼图像传感器阵列性能（响应均匀度很好，光模板投影，光电转换，模数转换，显示）

审核编辑：刘清