上海技物所在利用单边耗尽/积累联合局域场大幅提升范德华异质结探测器量子效率方面取得重要进展

　　近日，中国科学院上海技术物理研究所胡伟达、陈效双、陆卫等设计了一种不同于常规pn结的单边耗尽/单边积累的Pp⁺结。提出了单边耗尽区和单边积累区联合调控内建电场分布的概念，利用p型二维半导体MoS₂和AsP的层间范德华力构建异质结。在内建电场作用下，P区的光生电子穿过异质界面与p⁺的多子空穴复合，被AsP快速收集。单边耗尽区结构通过巧妙地让耗尽层远离界面，避免了界面处缺陷复合中心导致的光生载流子的复合，克服了长期以来困扰二维材料界面光生载流子复合几率大和传输效率低的瓶颈问题；同时由于单边耗尽区结构只有光生电子穿过界面且迅速与p⁺的多子空穴复合，大大降低了光生载流子被界面缺陷态捕获的几率，解决了二维材料长期以来因光诱导栅压效应导致响应速度慢的难题。该成果从物理上大幅改进了二维异质结界面复合和接触层传输机制，有效提高器件量子效率和响应速度，从而实现高性能光电探测。 

　　该成果以题为“High efficiency and fast van der Waals hetero-photodiodes with a unilateral depletion region”发表在Nature Communications上，第一作者为吴峰博士后，通讯作者为胡伟达、王鹏等。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-12707-3。 本文由中国科学院上海技术物理研究所胡伟达研究员供稿。