Récemment, le professeur Qi Weihong de l’Université polytechnique du Nord-Ouest et l’académicien Liu Weimin de l’Institut de physique chimique de Lanzhou, Académie chinoise des sciences, ont découvert que le bisulfure de molybdène défectueux modifié par des nanoparticules de nickel peut former un effet de photodétection, ce qui peut grandement améliorer les performances de photodétection infrarouge du appareil. Cette découverte peut être utilisée pour révéler les caractéristiques de transport de porteurs d’hétérojonctions formées par des nanoparticules métalliques et des semi-conducteurs sans effets de résonance plasmonique de surface. Les travaux sont publiés dans la revue Research sous le titre « Un photodétecteur infrarouge visible-proche infrarouge basé sur MoS2 de haute performance à partir de l’effet photogating sans porte induit par des nanoparticules de nickel ».
Les photodétecteurs sont largement utilisés dans la surveillance environnementale, la télédétection et l’imagerie biomédicale. Disulfure de molybdène (MoS2) est un dichalcogénure de métal de transition 2D représentatif qui présente de nombreuses propriétés attrayantes, ce qui rend le MoS2 un candidat prometteur pour les dispositifs optoélectroniques de nouvelle génération. Cependant, la bande interdite relativement grande de MoS2 limite ses applications optoélectroniques dans le régime NIR. L’ingénierie des défauts, telle que l’introduction de postes vacants S, fournit des informations prometteuses sur la conception de MoS2-appareils basés sur la photodétection à large bande. Cependant, il existe un goulot d’étranglement dans la mesure où le niveau de défauts introduit par les postes vacants S conduit à ce que les porteurs photogénérés soient facilement piégés par des états de défaut, ce qui induit une vitesse de réponse lente et une mauvaise sensibilité, endommageant ainsi les performances. Après décoration des nanoparticules de Ni, la réactivité et la détectivité du photodétecteur augmentent de 0,15 A·W-1 et 1,1×109 Jones à 1,38 A·W-1 et 8,9×109 Jones.
Les postes vacants S et les NP Ni ont été introduits simultanément dans du MoS multicouche2 par réduction d’hydrogène dans un four tubulaire avec un débit Ar/H2 (95%/5%). De plus, un MoS multicouche2 un cristal recuit dans une atmosphère réductrice sans nanoparticules de Ni a été utilisé comme contraste. Les caractéristiques courant-tension (IV) disparates du photodétecteur tel que fabriqué (Ni/MoS2) et photodétecteur de contraste (MoS2) dans des conditions sombres et éclairées sont présentés dans Figure 1. Les électrons étaient majoritaires dans le MoS2 dispositif, alors que les trous étaient majoritaires dans le Ni/MoS2 appareil. Le Ni/MoS2 L’appareil présentait un photocourant hautement amélioré, tandis que le courant d’obscurité restait presque constant.
Les effets des nanoparticules de Ni ont été révélés sur la base des diagrammes de structure de bande d’énergie présentés dans Figure 2. . . . Après la décoration des nanoparticules de Ni, MoS2 et Ni a formé un champ électrique intégré, faisant circuler les électrons dans les NP de Ni, à savoir l’effet photovoltaïque. Les électrons circulant dans les nanoparticules de Ni entraîneraient l’épuisement des électrons dans MoS2 et un effet de photoactivation (tension de grille <0) pour améliorer la conductance dans le canal et éviter l'impact négatif des niveaux de défauts. De plus, le Ni/MoS2 Le dispositif pourrait atteindre un état d’équilibre plus facilement avec les électrons circulant dans les nanoparticules de Ni, car ce comportement réduisait considérablement la recombinaison aux niveaux de défauts piégeant les électrons.
Cette étude propose une stratégie efficace pour optimiser l’ingénierie des défauts. L’ingénierie des défauts peut élargir la plage de photodétection du MoS2, notamment dans le régime infrarouge. Résoudre les problèmes d’ingénierie des défauts peut promouvoir les applications du MoS2 pour photodétecteurs infrarouges. Cette stratégie fournit une stratégie créative pour éviter les impacts négatifs de l’ingénierie des défauts lorsque des niveaux de défauts sont introduits pour réduire la bande interdite. Les électrons s’accumulent dans les nanoparticules de Ni, ce qui entraîne l’épuisement des électrons et l’effet photogate. Par conséquent, la décoration des nanoparticules de Ni permet une vitesse de réponse plus rapide et une amélioration des performances du photodétecteur. De l’avis des auteurs, cette stratégie et le mécanisme correspondant peuvent apporter de nouvelles perspectives dans la conception de photodétecteurs et constituer une référence pour la recherche sur des systèmes similaires.
L’étude a été publiée dans Recherche, la première revue scientifique partenaire récemment lancée par l’Association américaine pour l’avancement de la science (AAAS) en collaboration avec l’Association chinoise pour la science et la technologie (CAST). Le Dr Weihong Qi est professeur titulaire en science des matériaux, principalement engagé dans la recherche sur les matériaux bidimensionnels et les matériaux informatiques. Le professeur Weimin Liu est membre de l’Académie chinoise des sciences et membre de l’Académie mondiale des sciences (TWAS). Ses intérêts de recherche incluent les matériaux lubrifiants et la tribologie spatiale. Actuellement, il assume les fonctions de co-rédacteur en chef de Tribology International et de rédacteur en chef du Chinese Journal of Tribology.
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2023-10-31 05:00:14
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