合金工程设计的WS?·xSe（${\rm WS}_{2x}{\rm Se}$）光电探测器，其结构为（1?x）${}_{2(1-x)}$，适用于宽带、快速且低噪声信号检测

《Advanced Optical Materials》：Alloy-Engineered WS 2 ? x ? Se ${\rm WS}_{2x}{\rm Se}$ 2 ? ( 1 ? x ) $_{2(1-x)}$ Photodetector for Broadband Fast and Low-Noise Response

合金工程在二维过渡金属二硫属化物中实现精准带隙和缺陷态调制，优化后的三元合金光探测器在300-900 nm范围内具有宽带响应，峰值响应度达1.45 A/W，噪声等效功率低至0.008 W，响应时间快（15 μs/12 μs），在403 K下仍保持高效性能，为新型光电探测器提供新思路。

　　

摘要

在二维过渡金属硫属化物中，合金工程技术能够精确调控带隙和缺陷态，从而实现高性能的光电检测。本研究系统地探讨了基于特定合金组成的两端光电探测器。这些合金的组成分别为0.76、0.58和0.32。尽管光谱响应依赖于合金成分，但含有特定成分的合金表现出更优异的光电性能。这种性能提升归因于深能级缺陷（常见于富含某种特定元素的材料）在成分平衡的三元合金中转化为浅能级缺陷。被困在浅能级中的载流子容易通过热激发重新进入导带，从而抑制了由缺陷引起的复合现象，改善了载流子的传输性能。优化后的器件（厚度为8.1纳米）在300至900纳米的范围内展现出宽带光响应，峰值位于650纳米附近，这与该材料的直接带隙相匹配。该器件实现了1.45 A/s的最高响应度、极高的探测灵敏度（具体数值未提供）、低噪声等效功率（具体数值未提供），以及快速的响应时间（上升时间为15微秒，衰减时间为12微秒），对应的带宽为23千赫兹。在403开尔文时，其响应度提高了3.3倍，表明该器件具有出色的热稳定性。这些结果表明，经过缺陷工程处理的合金是制造快速、低噪声、宽带光电探测器的理想候选材料。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

数据可用性声明

本研究的数据可向通讯作者索取。由于隐私或伦理限制，这些数据不对外公开。