【器件论文】Janus 单层 MXY（M=Mo, W；X, Y=S, Se和Te）/β-Ga₂O₃ 范德华异质结（I/II型）：自供电紫外至红外宽谱光探测器

        由西南石油大学的研究团队在学术期刊 Materials Today Nano 发布了一篇名为 Janus Monolayer MXY(M=Mo, W; X, Y=S, Se and Te)/β-Ga₂O₃ Van Der Waals Heterojunctions with type I/II: A Self powered UV to IR Broad Spectrum Photodetector（Janus单层MXY（M=Mo, W；X, Y=S, Se和Te）/β-Ga₂O₃ 范德华异质结（I/II型）：自供电紫外至红外宽谱光探测器）的文章。

摘要

        高性能自供电光探测器需要具备强内建电场、更快的响应速度和更宽的响应范围。单层 β-Ga₂O₃ 作为光探测器领域极具前景的材料，展现出超高电子迁移率，赋予其卓越的响应速度与稳定性。然而其过大的带隙削弱了在红外（IR）区域的吸收能力，阻碍了其在红外探测中的应用。为解决这些难题，尝试利用二维（2D）雅努斯材料构建范德华异质结。通过第一性原理计算，系统研究了由 Janus MXY（X=S,Se,Te；Y=Mo,W）与 Ga₂O₃(100) 表面组成的异质结体系。结果表明，异质结的带隙显著缩小，形成典型的 I/II 型能带对齐结构，促进光生电子空穴对的空间分离。所有异质结均具有热力学稳定性，基于能带结构系统筛选出六种直接带隙异质结进行深入研究。界面处形成巨大电位差，产生强内建电场，赋予异质结自供电能力。光学计算表明，相较于纯 Ga₂O₃，这些异质结在紫外区（60-100 nm）的吸收系数提升约 13%，并在红外区（IR）展现出显著增强的吸收能力。本研究为设计具有紫外至红外宽谱响应的高性能 Ga₂O₃ 自供电光电子器件奠定了重要理论基础。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.mtnano.2025.100683