Tunable GaTe-MoS2 van der Waals p-n Junctions with Novel Optoelectronic Performance

Nano Letters

Volumn 15, Issue 11, 2015, Pages 7558-7566

  Wang, Feng ^a,b   Wang, Zhenxing ^a   Xu, Kai ^a,b   Wang, Fengmei ^a,b   Wang, Qisheng ^a,b   Huang, Yun ^a,b   Yin, Lei ^a,b   He, Jun ^a  

^a NATIONAL CENTER FOR NANOSCIENCE AND TECHNOLOGY   (China)

^b UNIVERSITY OF CHINESE ACADEMY OF SCIENCES   (China)

Author keywords

GaTe; MoS2; photodetection; photovoltaic effect; van der Waals heterostructure

Indexed keywords

CONTACTS (FLUID MECHANICS); ENERGY GAP; HETEROJUNCTIONS; MOLYBDENUM COMPOUNDS; OPTOELECTRONIC DEVICES; PHOTODETECTORS; PHOTOVOLTAIC EFFECTS; SEMICONDUCTOR JUNCTIONS;

ELECTRODE CONTACTS; EXTERNAL QUANTUM EFFICIENCY; GATE; INGAAS PHOTODETECTORS; PHOTO DETECTION; PHOTORESPONSIVITY; RECTIFICATION RATIO; VAN DER WAALS;

VAN DER WAALS FORCES;

EID: 84946882266     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b03291     Document Type: Article

References (58)

1. Geim, A. K.; Grigorieva, I. V. Nature 2013, 499 (7459) 419-425 10.1038/nature12385
2. Wang, H.; Liu, F. C.; Fu, W.; Fang, Z. Y.; Zhou, W.; Liu, Z. Nanoscale 2014, 6 (21) 12250-12272 10.1039/C4NR03435J
3. Roy, T.; Tosun, M.; Kang, J. S.; Sachid, A. B.; Desai, S. B.; Hettick, M.; Hu, C. M. C.; Javey, A. ACS Nano 2014, 8 (6) 6259-6264 10.1021/nn501723y
4. Yu, W. J.; Liu, Y.; Zhou, H. L.; Yin, A. X.; Li, Z.; Huang, Y.; Duan, X. F. Nat. Nanotechnol. 2013, 8 (12) 952-958 10.1038/nnano.2013.219
5. Britnell, L.; Gorbachev, R. V.; Jalil, R.; Belle, B. D.; Schedin, F.; Mishchenko, A.; Georgiou, T.; Katsnelson, M. I.; Eaves, L.; Morozov, S. V.; Peres, N. M. R.; Leist, J.; Geim, A. K.; Novoselov, K. S.; Ponomarenko, L. A. Science 2012, 335 (6071) 947-950 10.1126/science.1218461
6. Lee, C. H.; Lee, G. H.; van der Zande, A. M.; Chen, W. C.; Li, Y. L.; Han, M. Y.; Cui, X.; Arefe, G.; Nuckolls, C.; Heinz, T. F.; Guo, J.; Hone, J.; Kim, P. Nat. Nanotechnol. 2014, 9 (9) 676-681 10.1038/nnano.2014.150
7. Georgiou, T.; Jalil, R.; Belle, B. D.; Britnell, L.; Gorbachev, R. V.; Morozov, S. V.; Kim, Y. J.; Gholinia, A.; Haigh, S. J.; Makarovsky, O.; Eaves, L.; Ponomarenko, L. A.; Geim, A. K.; Novoselov, K. S.; Mishchenko, A. Nat. Nanotechnol. 2012, 8 (2) 100-103 10.1038/nnano.2012.224
8. Sup Choi, M.; Lee, G. H.; Yu, Y. J.; Lee, D. Y.; Lee, S. H.; Kim, P.; Hone, J.; Yoo, W. J. Nat. Commun. 2013, 4, 1624 10.1038/ncomms2652
9. Fang, H.; Battaglia, C.; Carraro, C.; Nemsak, S.; Ozdol, B.; Kang, J. S.; Bechtel, H. A.; Desai, S. B.; Kronast, F.; Unal, A. A.; Conti, G.; Conlon, C.; Palsson, G. K.; Martin, M. C.; Minor, A. M.; Fadley, C. S.; Yablonovitch, E.; Maboudian, R.; Javey, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2014, 111 (17) 6198-6202 10.1073/pnas.1405435111
10. Cheng, R.; Li, D. H.; Zhou, H. L.; Wang, C.; Yin, A. X.; Jiang, S.; Liu, Y.; Chen, Y.; Huang, Y.; Duan, X. F. Nano Lett. 2014, 14 (10) 5590-5597 10.1021/nl502075n
11. Mak, K. F.; Lee, C.; Hone, J.; Shan, J.; Heinz, T. F. Phys. Rev. Lett. 2010, 105, 136805 10.1103/PhysRevLett.105.136805
12. Xu, M. S.; Liang, T.; Shi, M. M.; Chen, H. Z. Chem. Rev. 2013, 113 (5) 3766-3798 10.1021/cr300263a
13. Tongay, S.; Sahin, H.; Ko, C.; Luce, A.; Fan, W.; Liu, K.; Zhou, J.; Huang, Y. S.; Ho, C. H.; Yan, J. Y.; Ogletree, D. F.; Aloni, S.; Ji, J.; Li, S. S.; Li, J. B.; Peeters, F. M.; Wu, J. Q. Nat. Commun. 2014, 5, 3252 10.1038/ncomms4252
14. Kang, J.; Tongay, S.; Zhou, J.; Li, J. B.; Wu, J. Q. Appl. Phys. Lett. 2013, 102 (1) 012111 10.1063/1.4774090
15. Jiang, H. J. Phys. Chem. C 2012, 116 (14) 7664-7671 10.1021/jp300079d
16. Hong, X. P.; Kim, J.; Shi, S. F.; Zhang, Y.; Jin, C. H.; Sun, Y. H.; Tongay, S.; Wu, J. Q.; Zhang, Y. F.; Wang, F. Nat. Nanotechnol. 2014, 9 (9) 682-686 10.1038/nnano.2014.167
17. Huang, C. M.; Wu, S. F.; Sanchez, A. M.; Peters, J. J. P.; Beanland, R.; Ross, J. S.; Rivera, P.; Yao, W.; Cobden, D. H.; Xu, X. D. Nat. Mater. 2014, 13 (12) 1096-1101 10.1038/nmat4064
18. Duan, X. D.; Wang, C.; Shaw, J. C.; Cheng, R.; Chen, Y.; Li, H. L.; Wu, X. P.; Tang, Y.; Zhang, Q. L.; Pan, A. L.; Jiang, J. H.; Yu, R. Q.; Huang, Y.; Duan, X. F. Nat. Nanotechnol. 2014, 9 (12) 1024-1030 10.1038/nnano.2014.222
19. Tongay, S.; Fan, W.; Kang, J.; Park, J.; Koldemir, U.; Suh, J.; Narang, D. S.; Liu, K.; Ji, J.; Li, J. B.; Sinclair, R.; Wu, J. Q. Nano Lett. 2014, 14 (6) 3185-3190 10.1021/nl500515q
20. Zhang, X. Q.; Lin, C. H.; Tseng, Y. W.; Huang, K. H.; Lee, Y. H. Nano Lett. 2015, 15 (1) 410-415 10.1021/nl503744f
21. Furchi, M. M.; Pospischil, A.; Libisch, F.; Burgdorfer, J.; Mueller, T. Nano Lett. 2014, 14 (8) 4785-4791 10.1021/nl501962c
22. Deng, Y. X.; Luo, Z.; Conrad, N. J.; Liu, H.; Gong, Y. J.; Najmaei, S.; Ajayan, P. M.; Lou, J.; Xu, X. F.; Ye, P. D. ACS Nano 2014, 8 (8) 8292-8299 10.1021/nn5027388
23. Huo, N. J.; Kang, J.; Wei, Z. M.; Li, S. S.; Li, J. B.; Wei, S. H. Adv. Funct. Mater. 2014, 24 (44) 7025-7031 10.1002/adfm.201401504
24. Choi, M. S.; Qu, D.; Lee, D.; Liu, X.; Watanabe, K.; Taniguchi, T.; Yoo, W. J. ACS Nano 2014, 8 (9) 9332-9340 10.1021/nn503284n
25. Radisavljevic, B.; Radenovic, A.; Brivio, J.; Giacometti, V.; Kis, A. Nat. Nanotechnol. 2011, 6 (3) 147-150 10.1038/nnano.2010.279
26. Radisavljevic, B.; Kis, A. Nat. Mater. 2013, 12 (9) 815-820 10.1038/nmat3687
27. Yin, Z. Y.; Li, H.; Li, H.; Jiang, L.; Shi, Y. M.; Sun, Y. H.; Lu, G.; Zhang, Q.; Chen, X. D.; Zhang, H. ACS Nano 2012, 6 (1) 74-80 10.1021/nn2024557
28. Zhang, W. J.; Huang, J. K.; Chen, C. H.; Chang, Y. H.; Cheng, Y. J.; Li, L. J. Adv. Mater. 2013, 25 (25) 3456-3461 10.1002/adma.201301244
29. Li, H.; Wu, J. M. T.; Yin, Z. Y.; Zhang, H. Acc. Chem. Res. 2014, 47 (4) 1067-1075 10.1021/ar4002312
30. Huang, X.; Zeng, Z. Y.; Zhang, H. Chem. Soc. Rev. 2013, 42 (5) 1934-1946 10.1039/c2cs35387c
31. Baugher, B. W. H.; Churchill, H. O. H.; Yang, Y. F.; Jarillo-Herrero, P. Nat. Nanotechnol. 2014, 9 (4) 262-267 10.1038/nnano.2014.25
32. Pospischil, A.; Furchi, M. M.; Mueller, T. Nat. Nanotechnol. 2014, 9 (4) 257-261 10.1038/nnano.2014.14
33. Lin, Y. F.; Xu, Y.; Wang, S. T.; Li, S. L.; Yamamoto, M.; Aparecido-Ferreira, A.; Li, W. W.; Sun, H. B.; Nakaharai, S.; Jian, W. B.; Ueno, K.; Tsukagoshi, K. Adv. Mater. 2014, 26 (20) 3263 10.1002/adma.201305845
34. Wang, Z. X.; Xu, K.; Li, Y. C.; Zhan, X. Y.; Safdar, M.; Wang, Q. S.; Wang, F. M.; He, J. ACS Nano 2014, 8 (5) 4859-4865 10.1021/nn500782n
35. Liu, F. C.; Shimotani, H.; Shang, H.; Kanagasekaran, T.; Zolyomi, V.; Drummond, N.; Falko, V. I.; Tanigaki, K. ACS Nano 2014, 8 (1) 752-760 10.1021/nn4054039
36. Cheyns, D.; Poortmans, J.; Heremans, P.; Deibel, C.; Verlaak, S.; Rand, B. P.; Genoe, J. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2008, 77 (16) 165332 10.1103/PhysRevB.77.165332
37. Riedel, I.; Parisi, J.; Dyakonov, V.; Lutsen, L.; Vanderzande, D.; Hummelen, J. C. Adv. Funct. Mater. 2004, 14 (1) 38-44 10.1002/adfm.200304399
38. Zhang, W.; Chiu, M. H.; Chen, C. H.; Chen, W.; Li, L. J.; Wee, A. T. S. ACS Nano 2014, 8 (8) 8653-8661 10.1021/nn503521c
39. Gong, X.; Tong, M. H.; Xia, Y. J.; Cai, W. Z.; Moon, J. S.; Cao, Y.; Yu, G.; Shieh, C. L.; Nilsson, B.; Heeger, A. J. Science 2009, 325 (5948) 1665-1667 10.1126/science.1176706
40. Dean, C. R.; Young, A. F.; Meric, I.; Lee, C.; Wang, L.; Sorgenfrei, S.; Watanabe, K.; Taniguchi, T.; Kim, P.; Shepard, K. L.; Hone, J. Nat. Nanotechnol. 2010, 5 (10) 722-726 10.1038/nnano.2010.172
41. Zhou, W. C.; Zhou, Y.; Peng, Y. H.; Zhang, Y.; Yin, Y. L.; Tang, D. S. Nanotechnology 2014, 25 (44) 445202 10.1088/0957-4484/25/44/445202
42. Gong, C.; Colombo, L.; Wallace, R. M.; Cho, K. Nano Lett. 2014, 14 (4) 1714-1720 10.1021/nl403465v
43. Li, H.; Zhang, Q.; Yap, C. C. R.; Tay, B. K.; Edwin, T. H. T.; Olivier, A.; Baillargeat, D. Adv. Funct. Mater. 2012, 22 (7) 1385-1390 10.1002/adfm.201102111
44. Ghatak, S.; Pal, A. N.; Ghosh, A. ACS Nano 2011, 5 (10) 7707-7712 10.1021/nn202852j
45. Neamen, D. A.; Pevzner, B. Semiconductor Physics and Devices: Basic Principles; McGraw-Hill: New York, 2003; Vol. 3.
46. Shah, J. M.; Li, Y. L.; Gessmann, T.; Schubert, E. F. J. Appl. Phys. 2003, 94 (4) 2627-2630 10.1063/1.1593218
47. Wang, C. X.; Yang, G. W.; Liu, H. W.; Han, Y. H.; Luo, J. F.; Gao, C. X.; Zou, G. T. Appl. Phys. Lett. 2004, 84 (13) 2427-2429 10.1063/1.1689397
48. Breitenstein, O.; Altermatt, P.; Ramspeck, K.; Schenk, A. The origin of ideality factors n > 2 of shunts and surfaces in the dark IV curves of Si solar cells. In Proceedings of the 21st European Photovoltaic Solar Energy Conference, 2006; pp 625-628.
49. Garcia-Belmonte, G. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2010, 94 (12) 2166-2169 10.1016/j.solmat.2010.07.006
50. Koppens, F. H. L.; Mueller, T.; Avouris, P.; Ferrari, A. C.; Vitiello, M. S.; Polini, M. Nat. Nanotechnol. 2014, 9 (10) 780-793 10.1038/nnano.2014.215
51. Soci, C.; Zhang, A.; Xiang, B.; Dayeh, S. A.; Aplin, D. P. R.; Park, J.; Bao, X. Y.; Lo, Y. H.; Wang, D. Nano Lett. 2007, 7 (4) 1003-1009 10.1021/nl070111x
52. Gonzalez-Posada, F.; Songmuang, R.; Den Hertog, M.; Monroy, E. Nano Lett. 2012, 12 (1) 172-176 10.1021/nl2032684
53. Konstantatos, G.; Badioli, M.; Gaudreau, L.; Osmond, J.; Bernechea, M.; de Arquer, F. P. G.; Gatti, F.; Koppens, F. H. L. Nat. Nanotechnol. 2012, 7 (6) 363-368 10.1038/nnano.2012.60
54. Monroy, E.; Omnes, F.; Calle, F. Semicond. Sci. Technol. 2003, 18 (4) R33-R51 10.1088/0268-1242/18/4/201
55. Manga, K. K.; Wang, S.; Jaiswal, M.; Bao, Q. L.; Loh, K. P. Adv. Mater. 2010, 22 (46) 5265-5270 10.1002/adma.201002939
56. Lopez-Sanchez, O.; Lembke, D.; Kayci, M.; Radenovic, A.; Kis, A. Nat. Nanotechnol. 2013, 8 (7) 497-501 10.1038/nnano.2013.100
57. Kim, S.; Konar, A.; Hwang, W. S.; Lee, J. H.; Lee, J.; Yang, J.; Jung, C.; Kim, H.; Yoo, J. B.; Choi, J. Y.; Jin, Y. W.; Lee, S. Y.; Jena, D.; Choi, W.; Kim, K. Nat. Commun. 2012, 3, 1011 10.1038/ncomms2018
58. Li, H.-M.; Lee, D.; Qu, D.; Liu, X.; Ryu, J.; Seabaugh, A.; Yoo, W. J. Nat. Commun. 2015, 6, 6564 10.1038/ncomms7564