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Suppression of Persistent Photoconductivity of Rubrene Crystals using Gate-Tunable Rubrene/Bi2 Se3 Diodes with Photoinduced Negative Differential Resistance.
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2020-07-06 , DOI: 10.1002/smll.202002312 Ke Pei 1 , Fakun Wang 1 , Wei Han 1 , Sanjun Yang 1 , Kailang Liu 1 , Kewei Liu 2 , Huiqiao Li 1 , Tianyou Zhai 1
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2020-07-06 , DOI: 10.1002/smll.202002312 Ke Pei 1 , Fakun Wang 1 , Wei Han 1 , Sanjun Yang 1 , Kailang Liu 1 , Kewei Liu 2 , Huiqiao Li 1 , Tianyou Zhai 1
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Organic single‐crystalline semiconductors show great potential in high‐performance photodetectors. However, they suffer from persistent photoconductivity (PPC) due to the charge trapping, which has severely hindered high‐speed imaging applications. Here, a universal strategy of solving the PPC by integrating with topological insulator Bi2Se3 is provided. The rubrene/Bi2Se3 heterojunctions are selected as an example for general demonstration due to the reproducibly high mobility and broad optoelectronic applications of rubrene crystals. By virtue of high carrier concentration on Bi2Se3 surface and the strong built‐in electrical field, the photoresponse of the heterotransistor is significantly reduced for more than two orders (from over 10 s to 54 ms), meanwhile the photoresponsivity can reach 124 A W−1. To the best of knowledge, this operating speed is among the fastest responses in organic–inorganic heterojunctions. The heterotransistor also shows unique negative differential resistance under positive gate bias, which can be explained by photoinduced de‐trapping of electron trap states in the bulk rubrene crystals. Besides, the rubrene/Bi2Se3 heterojunction behaves as a gate‐tunable backward‐like diode due to the inhomogenous carrier distribution in the thick rubrene crystal and inversion of relative Fermi level positions. The findings demonstrate versatile functionalities of the rubrene/Bi2Se3 heterojunctions for various emerging optoelectronic applications.
中文翻译：
使用具有光感应负微分电阻的可门可调的Rubrene / Bi2 Se3二极管抑制Rubrene晶体的持久光电导性。
有机单晶半导体在高性能光电探测器中显示出巨大潜力。但是，由于电荷俘获，它们遭受了持久的光电导（PPC），这严重阻碍了高速成像应用。这里，提供了一种通过与拓扑绝缘体Bi 2 Se 3集成来解决PPC的通用策略。由于红宝石晶体的可复制的高迁移率和广泛的光电应用，因此选择了红宝石/ Bi 2 Se 3异质结作为一般演示的示例。由于Bi 2 Se 3上的载流子浓度高在表面和强大的内置电场作用下，异质晶体管的光响应显着降低了两个多阶（从10 s到54 ms），同时光响应可以达到124 AW -1。据我们所知，这种工作速度是有机-无机异质结中响应最快的方法之一。在正栅极偏置下，异质晶体管还显示出独特的负差分电阻，这可以通过在体红荧烯晶体中电子陷阱态的光诱导去陷阱来解释。此外，红荧烯/ Bi 2 Se 3由于厚红荧烯晶体中的载流子分布不均匀并且相对的费米能级位置反转，因此异质结的行为类似于栅极可调后向二极管。该发现证明了红荧烯/ Bi 2 Se 3异质结在各种新兴的光电应用中的通用功能。
更新日期：2020-08-14
中文翻译：
使用具有光感应负微分电阻的可门可调的Rubrene / Bi2 Se3二极管抑制Rubrene晶体的持久光电导性。
有机单晶半导体在高性能光电探测器中显示出巨大潜力。但是，由于电荷俘获，它们遭受了持久的光电导（PPC），这严重阻碍了高速成像应用。这里，提供了一种通过与拓扑绝缘体Bi 2 Se 3集成来解决PPC的通用策略。由于红宝石晶体的可复制的高迁移率和广泛的光电应用，因此选择了红宝石/ Bi 2 Se 3异质结作为一般演示的示例。由于Bi 2 Se 3上的载流子浓度高在表面和强大的内置电场作用下，异质晶体管的光响应显着降低了两个多阶（从10 s到54 ms），同时光响应可以达到124 AW -1。据我们所知，这种工作速度是有机-无机异质结中响应最快的方法之一。在正栅极偏置下，异质晶体管还显示出独特的负差分电阻，这可以通过在体红荧烯晶体中电子陷阱态的光诱导去陷阱来解释。此外，红荧烯/ Bi 2 Se 3由于厚红荧烯晶体中的载流子分布不均匀并且相对的费米能级位置反转，因此异质结的行为类似于栅极可调后向二极管。该发现证明了红荧烯/ Bi 2 Se 3异质结在各种新兴的光电应用中的通用功能。
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