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Highly Sensitive MoS2 Photodetectors Enabled with a Dry-Transferred Transparent Carbon Nanotube Electrode
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2023-01-12 , DOI: 10.1021/acsami.2c19917 Er-Xiong Ding 1 , Peng Liu 1, 2 , Hoon Hahn Yoon 1 , Faisal Ahmed 1 , Mingde Du 1 , Abde Mayeen Shafi 1 , Naveed Mehmood 1 , Esko I Kauppinen 2 , Zhipei Sun 1 , Harri Lipsanen 1
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2023-01-12 , DOI: 10.1021/acsami.2c19917 Er-Xiong Ding 1 , Peng Liu 1, 2 , Hoon Hahn Yoon 1 , Faisal Ahmed 1 , Mingde Du 1 , Abde Mayeen Shafi 1 , Naveed Mehmood 1 , Esko I Kauppinen 2 , Zhipei Sun 1 , Harri Lipsanen 1
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Fabricating electronic and optoelectronic devices by transferring pre-deposited metal electrodes has attracted considerable attention, owing to the improved device performance. However, the pre-deposited metal electrode typically involves complex fabrication procedures. Here, we introduce our facile electrode fabrication process which is free of lithography, lift-off, and reactive ion etching by directly press-transferring a single-walled carbon nanotube (SWCNT) film. We fabricated Schottky diodes for photodetector applications using dry-transferred SWCNT films as the transparent electrode to increase light absorption in photoactive MoS2 channels. The MoS2 flake vertically stacked with an SWCNT electrode can exhibit excellent photodetection performance with a responsivity of ∼2.01 × 103 A/W and a detectivity of ∼3.2 × 1012 Jones. Additionally, we carried out temperature-dependent current–voltage measurement and Fowler–Nordheim (FN) plot analysis to explore the dominant charge transport mechanism. The enhanced photodetection in the vertical configuration is found to be attributed to the FN tunneling and internal photoemission of charge carriers excited from indium tin oxide across the MoS2 layer. Our study provides a novel concept of using a photoactive MoS2 layer as a tunneling layer itself with a dry-transferred transparent SWCNT electrode for high-performance and energy-efficient optoelectronic devices.
中文翻译：
具有干转移透明碳纳米管电极的高灵敏度 MoS2 光电探测器
由于提高了器件性能，通过转移预沉积金属电极制造电子和光电器件引起了相当大的关注。然而，预沉积金属电极通常涉及复杂的制造过程。在这里，我们介绍了我们通过直接压力转移单壁碳纳米管 (SWCNT) 薄膜而无需光刻、剥离和反应离子蚀刻的简便电极制造工艺。我们制造了用于光电探测器应用的肖特基二极管，使用干法转移的 SWCNT 薄膜作为透明电极，以增加光活性 MoS 2通道中的光吸收。二硫化钼垂直堆叠有 SWCNT 电极的薄片可以表现出出色的光电探测性能，响应度为 ~2.01 × 10 3 A/W 和探测灵敏度为 ~3.2 × 10 12 Jones。此外，我们还进行了温度相关的电流-电压测量和 Fowler-Nordheim (FN) 图分析，以探索主要的电荷传输机制。发现垂直配置中增强的光电探测归因于 FN 隧穿和电荷载流子的内部光电发射，这些电荷载流子在 MoS 2层上被氧化铟锡激发。我们的研究提供了一个使用光敏 MoS 2的新概念层本身作为隧道层，带有用于高性能和节能光电器件的干式转移透明 SWCNT 电极。
更新日期：2023-01-12
中文翻译：
具有干转移透明碳纳米管电极的高灵敏度 MoS2 光电探测器
由于提高了器件性能，通过转移预沉积金属电极制造电子和光电器件引起了相当大的关注。然而，预沉积金属电极通常涉及复杂的制造过程。在这里，我们介绍了我们通过直接压力转移单壁碳纳米管 (SWCNT) 薄膜而无需光刻、剥离和反应离子蚀刻的简便电极制造工艺。我们制造了用于光电探测器应用的肖特基二极管，使用干法转移的 SWCNT 薄膜作为透明电极，以增加光活性 MoS 2通道中的光吸收。二硫化钼垂直堆叠有 SWCNT 电极的薄片可以表现出出色的光电探测性能，响应度为 ~2.01 × 10 3 A/W 和探测灵敏度为 ~3.2 × 10 12 Jones。此外，我们还进行了温度相关的电流-电压测量和 Fowler-Nordheim (FN) 图分析，以探索主要的电荷传输机制。发现垂直配置中增强的光电探测归因于 FN 隧穿和电荷载流子的内部光电发射，这些电荷载流子在 MoS 2层上被氧化铟锡激发。我们的研究提供了一个使用光敏 MoS 2的新概念层本身作为隧道层，带有用于高性能和节能光电器件的干式转移透明 SWCNT 电极。
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