铁电局域场调控下的新型二维材料光电探测器

近年来，由于二维材料（包括石墨烯以及过渡金属硫属化合物等）的奇异特性使其在纳米电子以及光电子器件领域受到越来越广泛的关注。相对于石墨烯的零带隙，MoS2禁带宽度在1.2~1.8电子伏特之间，其场效应管结构（光导型）光电探测器对可见光有较强的光响应，在光电探测领域有很好的应用前景。然而，这类以MoS2为代表的光导型光电探测器受限于材料的本征载流子浓度，无法抑制暗电流，导致器件的信噪比极低，同时，较宽的带隙决定了其无法实现红外探测，限制了其在红外光电探测领域的应用。

针对以上制约二维材料在光电器件应用中的瓶颈问题，中国科学院上海技术物理研究所王建禄副研究员、胡伟达研究员将铁电聚合物材料P(VDF-TrFE)作为栅电介质制备出少层MoS2场效应管光电探测器件，利用铁电材料极化作用不仅实现了对MoS2沟道中本征载流子的完全耗尽，且在铁电材料极化产生的超强局域电场作用下，可使MoS2禁带宽度变小（拓宽探测波长）。研究结果表明，铁电材料调控下的MoS2光电探测器件的探测率可达2.2×1012 Jones，探测范围从可见-近红外拓展至可见-短波红外(1550 nm)，对可见光的响应率高达2570 A/W，且具有低功耗、响应速度快、高可靠性等特点。该项工作攻克了二维材料在光电探测领域诸多难点，为二维材料在光电子器件以及电子器件领域的开发和应用提供了崭新思路及方法。

相关成果近期发表于《Advanced Materials》上（Advanced Materials, 2015,   27, 6575）。

http://onlinelibrary.wiley.com/wol1/doi/10.1002/adma.201503340/full