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Enhanced photoresponse of highly air-stable palladium diselenide by thickness engineering

DOI:10.1515/nanoph-2019-0542 期刊:Nanophotonics 出版年份:2020 更新时间:2025-09-16 10:30:52
摘要: Recently, palladium diselenide (PdSe2), with a unique low-symmetry puckered pentagon atomic morphology, has emerged as a promising candidate for next-generation nanoelectronics and optoelectronics because of its chemical stability and extraordinary electrical properties. Moreover, PdSe2 possesses a strong thickness-dependent bandgap that varies from 0 eV for bulk to 1.3 eV for monolayer, which can further render its potential applications in optoelectronics. However, the layer-dependent optoelectronic properties of PdSe2 are still lacking up to date. Herein, we studied the optoelectronics transport characteristics of high-quality PdSe2-based photodetectors with different thicknesses. We demonstrated an enhancement of PdSe2 photodetector performance owing to the band engineering via a thickness reduction. The highest responsivity of 5.35 A/W can be achieved with an external quantum efficiency of 1250% at the wavelength of 532 nm. We attribute such high performance in photoresponsivity to the high valley convergence in the conduction band of layered PdSe2, in agreement with first-principles calculation. Our results offer new insight into the layer-dependent optoelectronic properties of PdSe2 and open new avenues in engineering next-generation 2D-based electronics and optoelectronics.
作者: Jing Wu,Yunshan Zhao,Minglei Sun,Minrui Zheng,Gang Zhang,Xinke Liu,Dongzhi Chi
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Investigating the layer-dependent optoelectronic properties of PdSe2 and its potential applications in next-generation nanoelectronics and optoelectronics.

The study demonstrates that PdSe2 exhibits enhanced photodetector performance with reduced thickness, attributed to band engineering and high valley convergence in the conduction band. The highest photoresponsivity of 5.35 A/W and external quantum efficiency of 1250% were achieved, highlighting PdSe2's potential for next-generation optoelectronic applications.

The study is limited to the optoelectronic properties of PdSe2 under specific conditions (e.g., room temperature, vacuum). The practical applications may be constrained by the scalability of the fabrication process and the integration of PdSe2 into existing optoelectronic devices.

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