【器件论文】Ga₂O₃@(Co, Ni)S₂ 异质结紫外线光电探测器中的纳米表面电荷转移

        由中国科学院大学的研究团队在学术期刊 ACS Applied Nano Materials 发布了一篇名为 Nano-Interface Charge Transfer in Ga₂O₃@(Co, Ni)S₂ Heterojunction Ultraviolet Photodetectors（Ga₂O₃@(Co, Ni)S₂ 异质结紫外线光电探测器中的纳米表面电荷转移）的文章。

摘要

        构建纳米异质结是实现基于 Ga₂O₃ 的自驱动紫外光电探测器的关键方法。由于其高电导率（有助于高效电荷传输）、大表面积（增强光吸收）以及卓越的化学和热稳定性（保证长期可靠的紫外探测），二维改性 NiS₂ 纳米片是制备纳米异质结的优良候选材料。在本研究中，采用两步水热合成方法提出了二维双金属 (Co, Ni)S₂ 纳米片。随后，通过将 (Co, Ni)S₂ 纳米片沉积在 Ga₂O₃ 纳米线网络上，构建了 3D/2D Ga₂O₃@(Co, Ni)S₂ 异质结。Ga₂O₃@(Co, Ni)S₂ 异质结光电探测器在 254 nm 照射下实现了 36.56 mA W^–1 的自驱动响应度，高于基于 Ga₂O₃ 和单金属 NiS₂ 异质结光电探测器的响应度。在 10 V 偏压下，Ga₂O₃@(Co, Ni)S₂ 异质结光电探测器展现出 1.51 A W^–1 的高响应度、7.68 × 10¹² Jones 的高探测率和 738.27% 的外量子效率，分别是纯 Ga₂O₃ 光电探测器的 174.11 倍、8.95 倍和 174.11 倍。Ga₂O₃@(Co, Ni)S₂ 光电探测器的响应速度也比纯 Ga₂O₃ 光电探测器更快。计算的电荷密度差异表明，性能的提升归因于 Ga₂O₃ 和 (Co, Ni)S₂ 之间形成的 I 型异质结构的先进能带对准和界面电荷转移。建立的内建电场和较低的肖特基势垒有助于在纳米界面有效地传输光电子。此外，(Co, Ni)S₂ 的增强光吸收能力和提高的导电性进一步提升了光电转换能力。本研究强调了二维双金属硫化物纳米材料在发展基于 Ga₂O₃ 的自驱动光电探测器中的重要作用。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsanm.4c05474