Réponse photovoltaïque prononcée du phototransistor MoTe2 multicouche avec formulaire de contact asymétrique

Contexte

Le graphène et les matériaux bidimensionnels (2D) similaires existent en vrac sous forme d'empilements de couches fortement liées avec une faible attraction intercouche, se permettant d'être exfoliés en couches individuelles, atomiquement minces, qui ont ouvert de nouvelles possibilités pour l'exploration de la physique 2D comme ainsi que celui des nouvelles applications matérielles [1,2,3,4,5,6,7,8,9]. Parmi eux, les dichalcogénures de métaux de transition semi-conducteurs (TMD) avec la formule commune MX₂ , où M représente un métal de transition du groupe VI (M =Mo, W) et X un élément chalcogène (S, Se, Te), présentent des bandes interdites importantes [2, 3, 10, 11]. De plus, ces flocons 2D TMD sont flexibles et exempts de liaisons pendantes entre les couches adjacentes [12, 13]. Ces propriétés uniques font des TMD des candidats prometteurs pour construire des dispositifs électroniques et optoélectroniques [2,3,4, 14,15,16,17], tels qu'un transistor à effet de champ (FET) de nouvelle génération à moins de 10 nm [18] , diodes électroluminescentes sur puce [19,20,21] et dispositifs à hétérostructure Van der Waals [4, 5].

Ditellurure de molybdène de type 2H (2H-MoTe₂ ) est l'un des TMD 2D typiques, qui a une bande interdite indirecte de 0,83 eV sous forme massive [22] et une bande interdite directe de 1,1 eV lorsqu'il est aminci en monocouche [23]. 2H-MoTe₂ a été exploré pour des applications en spintronique [24], FET [25,26,27], photodétecteur [28,29,30,31,32] et cellule solaire [33]. Comme la plupart des matériaux 2D, les contacts métalliques électriques avec 2H-MoTe₂ jouent un rôle important dans la réalisation de dispositifs électroniques et optoélectroniques de haute performance. Il a été prouvé que le dopage de contact de type p et de type n et le contact ohm peuvent être réalisés en utilisant des matériaux de contact appropriés [34,35,36,37,38,39,40], et ils peuvent, à leur tour, être utilisés pour construire des dispositifs fonctionnels, tels que le photodétecteur photovoltaïque [37, 38] et la diode [37]. Jusqu'à présent, la recherche s'est concentrée sur l'évaluation et l'étude des contacts métal-semiconducteur en comparant divers matériaux d'électrode, mais une attention insuffisante a été accordée à la comparaison en profondeur des formes de contact métal-semiconducteur, par exemple, le même matériau de contact avec un matériau asymétrique section de contact.

Dans cette étude, nous fabriquons du MoTe₂ multicouche de type p stable à l'air phototransistor avec section de contact asymétrique entre MoTe₂ -source et MoTe₂ -drainer les électrodes et étudier sa photoréponse en utilisant un photocourant de balayage à différentes tensions grille et source-drain. Cette étude permet de révéler les profils de potentiel spatial et d'analyser l'impact du contact dans le dispositif. Les données expérimentales montrent que l'appareil a un photocourant net non nul en condition de court-circuit et une réponse photovoltaïque. Le balayage de la carte du photocourant révèle qu'un fort photocourant est généré à proximité de l'interface de contact en condition de court-circuit ou avec une faible tension source-drain (V _sd ) polarisé, ce qui indique que les gradins potentiels se forment au voisinage des électrodes/MoTe₂ interface due au dopage du MoTe₂ par les contacts métalliques. Lorsque la tension polarisée V _sd s'élève au-dessus de l'échelon potentiel, V _sd domine la séparation des paires électron-trou photoexcitées et du photocourant (I _PC = I _sd − I _sombre ) le pic apparaît au centre du canal de l'appareil. Cela indique la section de contact asymétrique entre MoTe₂ -source et MoTe₂ -les électrodes de drainage sont la raison pour laquelle un courant net et une réponse photovoltaïque non nuls sont formés. Cette découverte est utile pour construire des photodétecteurs photovoltaïques à faible consommation d'énergie. Enfin, nous testons le photocourant résolu dans le temps et dépendant de la longueur d'onde de MoTe₂ phototransistor, obtenant un temps de réponse inférieur à la milliseconde et constatant que sa gamme spectrale peut être étendue jusqu'à l'extrémité infrarouge de 1550 nm.

Résultats et discussion

Nous fabriquons deux MoTe multicouches à porte arrière₂ phototransistors (D1 et D2) et mesurer leur photoréponse. L'appareil est identifié par un microscope optique, et le MoTe₂ correspondant l'épaisseur et la qualité sont caractérisées en utilisant la microscopie à force atomique (AFM) et le spectre Raman. Toutes les mesures sont effectuées dans des conditions ambiantes. La figure 1a montre l'image optique (à gauche) et l'image AFM (à droite) de D1 (D2 est affiché dans le fichier supplémentaire 1 : Figure S1. Les données suivantes sont collectées à partir de D1, sauf indication contraire, et les données de D2 sont affichées dans le fichier supplémentaire 1). Le dispositif se compose d'une électrode source, d'une électrode de drain et d'un échantillon de canal de MoTe₂ multicouche sur SiO₂ /p ⁺ -Si substrat. SiO₂ un film d'une épaisseur de 300 nm est diélectrique, et p ⁺ -Si fonctionne comme une électrode de grille arrière. Les détails de D1 sont caractérisés à l'aide de l'AFM, qui montre que le MoTe₂ multicouche chevauche les électrodes de source et de drain. La longueur du canal est de 10 μm. MoTe₂ l'échantillon dans le canal a une épaisseur d'environ 23 nm (le profil de hauteur est indiqué dans le fichier supplémentaire 1 :Figure S2) et les largeurs de MoTe₂ -source et MoTe₂ -les sections transversales de contact avec le drain sont respectivement de 6,5 et 4,8 μm. La figure 1b montre le spectre Raman de MoTe₂ goûter. Les caractéristiques des modes actifs Raman de A_1g (172 cm ⁻¹ ), E ¹ _2g (233 cm ⁻¹ ), et B ¹ _2g (289 cm ⁻¹ ) sont clairement observés, confirmant la bonne qualité du MoTe₂ dans la chaîne.

un Image optique et image AFM de MoTe multicouche₂ phototransistor. Les barres d'échelle mesurent 5 μm. b Spectre Raman de MoTe multicouche₂ phototransistor avec excitation laser 514 nm. c Caractéristiques de transfert et d caractéristiques de sortie du MoTe multicouche₂ phototransistor

La mesure électrique indique que le MoTe₂ multicouche Le phototransistor est de type p, comme le montre la figure 1c, qui est à l'état passant à une tension de grille négative et à l'état bloqué à une tension de grille positive. Le rapport marche-arrêt actuel est de 6,8 × 10 ³ lorsque la tension source-drain V _sd est de 1 V. La mobilité à effet de champ (μ) est de 14,8 cm ² /V s en fonction des caractéristiques de transfert. Lorsque la tension polarisée V _sd diminue de 1 V à 100 mV, les courants d'activation et de désactivation diminuent tous les deux, et le rapport marche-arrêt est toujours supérieur à 6,0 × 10 ³ , comme indiqué dans le fichier supplémentaire 1 :Figure S3(a) et (b). Lorsque la tension de grille passe de − 20 à 20 V, puis de nouveau à − 20 V, le MoTe₂ multicouche le phototransistor présente une petite hystérésis (voir le fichier supplémentaire 1 :Figure S3(c)) et une conductance de type p stable à l'air, qui bénéficie du processus de fabrication simple et du MoTe₂ sans polymère goûter. Nous fabriquons également d'autres MoTe₂ multicouches phototransistor d'une épaisseur de 5, 10, 11, 12, 15,7 et 38 nm, respectivement, comme indiqué dans le fichier supplémentaire 1 :Figure S4. Ils présentent tous une conductance de type p stable à l'air. La figure 1d montre les caractéristiques de sortie du MoTe₂ multicouche transistor comme tension de grille arrière (V _bg ) varie de − 20 à 4 V. Comme on le voit, la réponse est essentiellement linéaire, en particulier à une faible tension de polarisation de V _sd , ce qui indique qu'il existe une faible barrière Schottky entre Au et MoTe₂ dans les airs.

La figure 2 montre la photoréponse du MoTe₂ multicouche phototransistor lorsqu'il est éclairé par un laser à ondes continues de 637 nm dans des conditions ambiantes, qui est réalisé en combinant l'analyseur de semi-conducteurs Agilent B1500A avec la station de sonde Lakeshore. La taille du point laser est supérieure à 200 μm de diamètre et l'appareil est recouvert d'une intensité d'éclairage uniforme. Les photoréponses dépendantes de la porte arrière et de la puissance sont présentées dans le fichier supplémentaire 1 :Figure S5. Comme le montre la Fig. 2a, lorsqu'une tension de grille arrière est de 0 V, le courant source-drain (I _sd ) augmente avec la puissance du laser. Je _sd contre V _sd les courbes à différents niveaux de puissance d'éclairage se rencontrent toutes à V _sd = 0 V, ce qui est clairement observé dans un tracé logarithmique de |I _sd | montré dans l'insert Figure de la Fig. 2a. Quand V _bg = 5 V, le phototransistor est à l'état bloqué (voir Fig. 1c), et le courant de I _sd augmente avec la puissance du laser d'éclairage, présentant un comportement non linéaire clair, comme le montre la figure 2b. De plus, le phototransistor affiche une tension en circuit ouvert non nulle (V _OC ) et le courant de court-circuit (I _SC ) avec éclairage laser, qui est la preuve de la réponse photovoltaïque du MoTe multicouche₂ phototransistor. La figure 2c montre V _OC et Je _SC en fonction de la puissance d'éclairage. V _OC reste inchangé à 50 mV (la puissance d'éclairage est supérieure à 500 μW), et |I _SC | augmente de 0 à 1,6 nA lorsque la puissance du laser augmente de 0 à 4175 μW. Lorsque nous changeons le sens de la tension, V _OC et Je _SC restent inchangés comme le montre la Fig. 2d. V _sd représente la tension chargée sur l'électrode source et V _ds est chargé sur l'électrode de drain, et le courant correspondant est indiqué par I _sd et Je _ds , respectivement. L'image d'insertion sur la figure 2d illustre la direction de la tension et du courant. Que la tension soit chargée sur l'électrode de source ou de drain, le V _OC de 50 mV par rapport à la tension de la source et I correspondant _SC de 680 pA circulant de l'électrode de drain à l'électrode source, les deux restent inchangés. Cela confirme la réponse photovoltaïque du MoTe₂ multicouche phototransistor.

Photoréponse de MoTe multicouche₂ phototransistor illuminé par un laser de longueur d'onde de 637 nm en condition ambiante. un Je _sd contre V _sd courbes en V _bg = 0 V à mesure que la puissance d'éclairage augmente. b Je _sd contre V _sd courbes en V _bg = 5 V à mesure que la puissance d'éclairage augmente. c V _OC et Je _SC en fonction de la puissance d'éclairage. d Courant de sortie pour la tension polarisée chargée sur l'électrode de source et de drain, respectivement

Afin de révéler le mécanisme de la photoréponse, en particulier la réponse photovoltaïque, nous réalisons une étude en microscopie à photocourant à balayage (SPCM), qui permet d'obtenir les profils de potentiel spatiaux et d'analyser la photoréponse spatialement résolue. La SPCM est effectuée à l'aide d'une configuration de photocourant de numérisation faite maison dans des conditions ambiantes. L'excitation optique est fournie par le laser à lumière blanche supercontinuum SuperK EXTREME. Sa longueur d'onde varie de 400 à 2400 nm. Le faisceau, avec une longueur d'onde réglable à l'aide du filtre accordable multiligne SuperK SELECT, est focalisé sur l'appareil à l'aide d'un objectif 20×. Un système de positionnement de miroir galvanométrique est utilisé pour que le faisceau laser balaie l'appareil pour obtenir des cartes de photocourant. La lumière réfléchie et le photocourant sont enregistrés avec un préamplificateur de courant et un amplificateur de verrouillage à une fréquence de découpage de 1 KHz.

La figure 3 montre le photocourant de balayage de D1 avec une longueur d'onde d'excitation de 1200 nm. Le diamètre du spot laser est d'environ 4,4 μm dérivé de l'image de réflexion (voir le fichier supplémentaire 1 :Figure S7). La figure 3a montre l'image optique, ainsi que la configuration électrique. Je _PC les mesures sont effectuées dans des conditions de court-circuit, dans lesquelles l'électrode source est mise à la terre et I _PC est collecté à partir de l'électrode de drain. Le courant circulant de l'électrode de source à l'électrode de drain est positif. La figure 3b montre une image de photocourant à résolution spatiale collectée à la tension de grille (V _bg ) de − 5, 0 et 5 V, respectivement. On peut voir que court-circuiter I _PC avec des polarités opposées est forte au voisinage des interfaces entre MoTe₂ et les électrodes. Quand V _bg passe de − 5 à 0 V, I _PC le schéma reste inchangé mais l'intensité diminue. V _bg est encore augmenté à 5 V ; Je _PC non seulement change la polarité, la position du maximum I _PC s'éloigne également de l'interface de contact et pénètre dans le canal. La figure 3c montre le I _PC profil tiré de la ligne pointillée noire de la Fig. 3b à V _bg = − 5, 0 et 5 V, respectivement. Cela démontre clairement que Je _PC a un large pic d'intensité près de l'interface entre MoTe₂ et électrodes à V _bg = − 5 et 0 V, tandis que le pic se déplace dans le canal, qui se trouve à environ 3 μm de l'interface de contact et devient plus étroit.

Images photocourantes résolues dans l'espace de D1 en fonction de la tension de grille. un L'image optique avec le montage électrique. b Images photocourantes à résolution spatiale à V _bg = − 5, 0 et 5 V, respectivement. c Je _PC profil collecté à partir de la ligne pointillée noire de la Fig. 3b. d Profils potentiels correspondants chez V _bg = − 5, 0 et 5 V, respectivement. Les barres d'échelle mesurent 5 μm dans tous les chiffres

La présence de Je _PC pics indique l'existence d'échelons potentiels en condition de court-circuit. Selon le Je _PC distribution, nous traçons le profil de potentiel correspondant le long du canal de l'appareil, comme le montre la figure 3d. Au V _bg = − 5 et 0 V, les marches potentielles sont proches de l'interface de contact entre MoTe₂ et des électrodes, et ils se déplacent dans le canal à V _bg = 5 V. Selon l'étude précédente [41], le contact de l'électrode Au introduit le dopage p et fixe le niveau de Fermi de MoTe₂ à la partie de contact. Ainsi, les marches de potentiel se forment au voisinage de l'électrode/MoTe₂ interface car le niveau de Fermi dans le canal est modulé par la tension de grille. Au V _bg = 0 V, un I faible _PC est observé, qui s'écoule de l'électrode au MoTe₂ canaliser. Cela signifie que les électrons photoexcités dérivent vers l'électrode voisine et les trous vers le MoTe₂ canaliser. Au V _bg = − 5 V, la densité de trous dans MoTe₂ canal est amélioré et induit un plus grand pas de potentiel au voisinage de l'électrode/MoTe₂ interface. Les paires électron-trou photoexcitées peuvent être séparées efficacement et I _PC augmente. Quand V _bg = 5 V, plus d'électrons sont injectés dans le MoTe₂ canal, et un puits de potentiel est formé dans le canal. En raison de l'électrostatique de l'électrode, les marches potentielles s'éloignent de l'électrode et apparaissent dans le canal. Les électrons photoexcités dérivent vers le MoTe₂ canal et des trous vers l'électrode à proximité. Je _PC change de direction par rapport à celle de V _bg = − 5 et 0 V.

La figure 4 montre le I résolu dans l'espace _PC à différents V _sd comme V _bg = 0 et 5 V, respectivement. La figure 4a montre l'image optique, ainsi que la configuration électrique. V _sd est chargé sur l'électrode source, et I _PC est collecté à partir de l'électrode de drain. Le courant circulant de l'électrode de source à l'électrode de drain est positif. La figure 4b montre I _PC en fonction de V _sd à V _bg = 0 V. Lorsque V _sd = 0, − 0,01 et 0,01 V, fort I _PC se produit à proximité de MoTe₂ /interface électrodes, puis il se déplace vers le centre du canal comme V _sd augmente à 0,1 V. Une tendance similaire est observée à V _bg = 5 V comme V _sd augmente comme le montre la figure 4c. La figure 4d montre un I clair _PC pic au centre du canal de l'appareil en tant que V _sd augmente à 0,5 V. I _PC les profils pris le long de la ligne pointillée noire sur la figure 4a sont montrés sur la figure 4e, f, qui montrent clairement le I _PC tendance de variation comme V _sd augmente. Ils indiquent tous les deux le maximum I _PC généré à proximité de l'interface de contact en condition de court-circuit ou avec un petit V _sd biaisé. Lorsque la tension polarisée est augmentée, le pic de photocourant se déplace vers le centre du canal de l'appareil.

Images photocourantes résolues spatialement de D1 en fonction de V _sd . un L'image optique avec le montage électrique. b Images photocourantes à résolution spatiale à V _bg = 0 V et V _sd = − 0,1, 0,01, 0, 0,01 et 0,1 V, respectivement. c Images photocourantes à résolution spatiale à V _bg = 5 V et V _sd varie de − 0,1 à 0,1 V. d Images photocourantes à résolution spatiale à V _bg = 5 V et V _sd = 0,5 V. e Je _PC profil à V _bg = 0 V et f Je _PC profil à V _bg = 5 V pris le long de la ligne pointillée sur la figure 4a. Les barres d'échelle mesurent 5 μm dans tous les chiffres

Sur la base de ces résultats, nous savons que le pas de potentiel, formé au voisinage des électrodes/MoTe₂ interface due au dopage du MoTe₂ par les contacts métalliques, domine la séparation des paires électron-trou photoexcitées en condition de court-circuit ou avec un petit V _sd biaisé. Ainsi, Je _PC au MoTe₂ -source est plus grande que celle de MoTe₂ -drain en raison de la plus grande interface de contact à MoTe₂ -source, et le courant net n'est pas nul, tandis que le courant net non nul est inférieur à I _sd à V _bg = − 5 et 0 V (à l'état passant), et supérieur à celui à V _bg = 5 V (à l'état désactivé). Par conséquent, nous observons clairement I _SC à V _bg = 5 V comme indiqué sur la figure 2b et le fichier 1 supplémentaire :figure S6(b)–(f). Par conséquent, tant I _SC et le V correspondant _OC sont les résultats du pas de potentiel et du contact asymétrique. De plus, nous fabriquons un échantillon D2 avec une section de contact plus asymétrique, comme indiqué dans le fichier supplémentaire 1 :Figure S1, par rapport à D1. Il montre une réponse photovoltaïque similaire, avec V _OC jusqu'à 150 mV lorsque V _bg = 5 V et la longueur d'onde du laser d'éclairage est de 637 nm. Lorsque la longueur d'onde d'éclairage varie entre 830, 940, 1064 et 1312 nm, D2 montre une réponse photovoltaïque similaire à V _bg = 5 V (voir Fichier supplémentaire 1 :Figure S6). Nous fabriquons également quatre autres appareils, comme indiqué dans le fichier supplémentaire 1 :Figure S8, ils présentent un comportement similaire à celui illustré dans D1 et D2. Ces données confirment en outre que la réponse photovoltaïque du MoTe multicouche₂ phototransistor est le résultat de la section de contact asymétrique entre MoTe₂ -source et MoTe₂ -drainer les électrodes.

Enfin, nous testons le temps de photoréponse et la gamme spectrale de MoTe multicouche₂ phototransistor. La figure 5a montre le photocourant résolu en temps à V _bg = 5 V et V _sd = 0 et 1 V, respectivement, qui sont enregistrés à l'aide d'un préamplificateur de courant et d'un oscilloscope. Le laser d'excitation est une onde carrée d'une largeur de 2 ms à une longueur d'onde de 637 nm. Les courants captés sous V _sd = 0 et 1 V montrent une direction opposée, ce qui est cohérent avec les données de la Fig. 2b, et est le résultat de la différence entre V _OC et V _sd . Le temps de montée et le temps de descente de la photoréponse sont définis comme le temps compris entre 10 et 90 % du photocourant total. Comme on le voit, le temps de montée \( \left({\tau}_{\mathrm{rise}}^0\right) \) est de 20 μs et le temps de descente \( \left(\ {\tau}_{\mathrm {fall}}^0\ \right) \) est de 127 μs à V _sd = 0 V, et le temps de montée \( \left({\tau}_{\mathrm{rise}}^1\right) \) est de 210 μs et le temps de descente \( \left({\tau}_{\ mathrm{fall}}^1\right) \) est de 302 μs à V _sd = 1 V, qui sont tous deux plus grands que celui de V _sd = 0 V. Cela est dû au mécanisme différent de génération de photocourant. Au V _sd = 0 V, le photocourant à gradins de potentiel est généré au voisinage de l'électrode/MoTe₂ interface. Au V _sd = 1 V, le photocourant est généré dans le canal de l'appareil, et les porteurs photoexcités doivent traverser le canal pour arriver à l'électrode, ce qui prend plus de temps que la génération à proximité de l'électrode/MoTe₂ interface. Ainsi, l'appareil affiche un temps de photoréponse plus long à V _sd = 1 V que celui de V _sd = 0 V. En plus de travailler sur la bande visible, un MoTe₂ multicouche le phototransistor a une photoréponse dans la bande proche infrarouge. La figure 5b montre que sa photoréponse peut être étendue de 1200 à 1550 nm. L'excitation optique, fournie par le laser à lumière blanche supercontinuum SuperK EXTREME, est focalisée sur le centre du canal de l'appareil à l'aide d'un objectif 20× avec un diamètre de spot de 4,4 μm. Les données indiquent que le MoTe₂ multicouche le phototransistor peut être utilisé dans la bande de communication.

Temps de photoréponse et gamme spectrale de MoTe multicouche₂ phototransistor. un Courant photorésolu en temps à V _bg = 5 V et V _sd = 0 V (ligne noire) et 1 V (ligne rouge), respectivement. b Photoréponse à différentes longueurs d'onde de photoexcitation

Conclusions

En résumé, nous avons fabriqué du MoTe₂ multicouche de type p stable à l'air phototransistor avec forme de contact asymétrique. Sa photoréponse est étudiée en utilisant le photocourant de balayage à différentes tensions grille et source-drain, ce qui permet de révéler les profils de potentiel spatial. Les résultats indiquent que le pas de potentiel, formé au voisinage des électrodes/MoTe₂ interface due au dopage du MoTe₂ par les contacts métalliques, joue un rôle important dans la séparation des paires électron-trou photoexcitées en condition de court-circuit ou avec un petit V _sd biaisé. Le courant net est non nul lorsqu'il existe un échelon potentiel avec une section de contact asymétrique entre MoTe₂ -source et MoTe₂ -des électrodes de vidange. Lorsque la tension polarisée V _sd dépasse l'échelon potentiel, V _sd domine la séparation des paires électron-trou photoexcitées, et I _PC pic apparaît au centre du canal de l'appareil. De plus, MoTe₂ le phototransistor montre une réponse plus rapide en condition de court-circuit qu'avec un V polarisé plus élevé _sd en moins d'une milliseconde, et sa gamme spectrale peut être étendue jusqu'à l'extrémité infrarouge de 1550 nm.

Méthodes/Expérimental

MoTe multicouche à porte arrière₂ les phototransistors sont fabriqués de la manière suivante. Tout d'abord, les électrodes de source, de drain et de grille sont modelées sur du SiO₂ 300 nm /p ⁺ -Substrat Si utilisant les techniques de photolithographie UV standard, suivi d'une gravure sélective de 300 nm SiO₂ sous l'électrode de grille et évaporation par faisceau E d'un film Cr/Au de 5 nm/100 nm. Deuxièmement, le MoTe₂ multicouche l'échantillon est préparé sur un autre SiO₂ 300 nm /p ⁺ -Substrat Si par exfoliation mécanique de semi-conducteurs de taille mm 2H-MoTe₂ monocristaux, qui se développe par transport chimique de vapeur en utilisant TeCl₄ comme agent de transport dans un gradient de température de 750 à 700 °C pendant 3 jours. Enfin, le MoTe multicouche préparé₂ l'échantillon est transféré sur des électrodes source-drain à motifs en utilisant de l'alcool polyvinylique (PVA) comme support. Le PVA est dissous dans H₂ O et rincé à l'alcool isopropylique. MoTe multicouche₂ les échantillons sont identifiés par un microscope optique, et l'épaisseur correspondante est caractérisée en utilisant la microscopie à force atomique SPA-300HV (AFM). Les signaux Raman sont collectés par un spectromètre LabRAM HR Raman avec une excitation laser de longueur d'onde de 514 nm dans la configuration de rétrodiffusion à l'aide d'un objectif 100 ×.

La caractérisation électrique et la photoréponse pour l'excitation laser à 637 nm sont réalisées en combinant l'analyseur de semi-conducteurs Agilent B1500A avec la station de sonde Lakeshore. Le laser est illuminé sur l'appareil à l'aide d'une fibre et la taille du spot est supérieure à 200 μm. Le photocourant à résolution temporelle est enregistré à l'aide d'un préamplificateur de courant DL1211 et d'un oscilloscope Keysight MSOX3024T. Le photocourant à résolution spatiale est conduit à l'aide d'une configuration maison. Le laser d'excitation est fourni par le laser à lumière blanche supercontinuum SuperK EXTREME avec un accessoire de filtre accordable multiligne SuperK SELECT pour ajuster la longueur d'onde. La lumière est focalisée sur l'appareil à l'aide d'un objectif 20× et est hachée avec du SR570. La lumière réfléchie et le photocourant sont enregistrés avec le préamplificateur de courant DL1211 et l'amplificateur de verrouillage SR830.

Abréviations

2D :

Bidimensionnel

2H-MoTe₂ :

Ditellurure de molybdène de type 2H

AFM :

Microscopie à force atomique

FET :

Transistor à effet de champ

Je _PC :

Photocourant

Je _SC :

Courant de court-circuit

Je _sd :

Courant source-drain

PVA :

Alcool polyvinylique

TMD :

Dichalcogénures de métaux de transition

V _bg :

Tension de porte arrière

V _OC :

Tension en circuit ouvert

V _sd :

Tension source-drain

τ _automne :

Temps d'automne

τ _montée :

Temps de montée