盐辅助生长P型Cu₉S₅纳米片用于高响应度P-N异质结光电探测器

摘要： 基于二维（2D）范德华（vdW）异质结构的p-n结是下一代电子学和光电子学中最具前景的替代方案之一。通过选择不同的二维过渡金属硫族化合物（TMDCs），这些p-n结具有定制的能带排列，并展现出卓越的光电探测器性能。工作在反向偏压下的p-n二极管通常因暗电流受抑制而具有高探测率，但量子效率较低导致响应度欠佳。耗尽层中更强的内建电场可通过减少载流子复合来提高量子效率。本研究采用盐辅助化学气相沉积（CVD）法合成了新型p型半导体Cu9S5，其具有直接带隙和高光学吸收系数。根据安德森异质结模型，Cu9S5中的高密度空穴使构建的Cu9S5/MoS2 p-n结具有强内建电场。因此，该异质结在反向偏压下暗电流低，光照时因高效电荷分离而呈现高光响应。该光电探测器展现出优异性能：光照条件下探测率达1.6×1012 Jones，响应度达76 A W?1。研究表明Cu9S5是制备高性能p-n异质结二极管的理想p型半导体材料。