Progress, Challenges, and Opportunities for 2D Material Based Photodetectors

Advanced Functional Materials - Tập 29 Số 19 - 2019
Mingsheng Long1,2, Peng Wang1,2, Hehai Fang1,2, Weida Hu1,2
1State Key Laboratory of Infrared Physics, Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, 500 Yutian Road, Shanghai 200083, China
2University of Chinese Academy of Sciences, 19 Yu Quan Road, Beijing, 100049 China

Tóm tắt

Abstract2D material based photodetectors have attracted many research projects due to their unique structures and excellent electronic and optoelectronic properties. These 2D materials, including semimetallic graphene, semiconducting black phosphorus, transition metal dichalcogenides, insulating hexagonal boron nitride, and their various heterostructures, show a wide distribution in bandgap values. To date, hundreds of photodetectors based on 2D materials have been reported. Here, a review of photodetectors based on 2D materials covering the detection spectrum from ultraviolet to infrared is presented. First, a brief insight into the detection mechanisms of 2D material photodetectors as well as introducing the figure‐of‐merits which are key factors for a reasonable comparison between different photodetectors is provided. Then, the recent progress on 2D material based photodetectors is reviewed. Particularly, the excellent performances such as broadband spectrum detection, ultrahigh photoresponsivity and sensitivity, fast response speed and high bandwidth, polarization‐sensitive detection are pointed out on the basis of the state‐of‐the‐art 2D photodetectors. Initial applications based on 2D material photodetectors are mentioned. Finally, an outlook is delivered, the challenges and future directions are discussed, and general advice for designing and realizing novel high‐performance photodetectors is given to provide a guideline for the future development of this fast‐developing field.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1126/science.1244358

10.1126/science.1235547

10.1038/nnano.2013.206

10.1038/srep03826

10.1021/acs.nanolett.5b04538

10.1364/OL.26.000160

10.1117/12.720522

Wang Z., 2014, Opt. Exp., 53, 57101

10.1088/0034-4885/68/10/R01

10.1117/12.382112

10.1063/1.360422

10.1016/S1350-4495(97)00015-7

10.1109/JSTQE.2004.833891

10.1117/12.389130

10.1038/ncomms6678

10.1002/adma.201301244

10.1002/adma.201503340

10.1126/science.1156965

10.1021/nn305301b

10.1021/nn403159y

10.1103/PhysRevLett.105.136805

10.1021/acsphotonics.6b00320

10.1038/nphoton.2014.271

10.1038/nature12385

10.1038/nphoton.2013.253

10.1038/nphoton.2013.240

10.1038/nphoton.2013.241

10.1021/nl204512x

10.1063/1.4826679

10.1021/nl3039212

10.1063/1.4862745

10.1021/nl302746n

10.1038/ncomms2830

10.1038/ncomms4249

10.1021/acs.nanolett.6b01977

10.1038/s41467-017-01978-3

10.1126/sciadv.1700589

10.1021/acsnano.7b07028

10.1002/adma.201705039

10.1038/s41928-018-0058-4

10.1021/acsnano.8b03424

10.1002/adfm.201603804

10.1038/natrevmats.2016.42

10.1126/science.1066408

10.1002/adma.201400349

10.1021/nn406627u

10.1177/0003702816659668

10.1063/1.362677

10.1088/0268-1242/18/4/201

10.1016/j.ssc.2008.02.024

10.1021/nl8033812

10.1021/nl4001037

10.1038/nmat3417

10.1063/1.4813621

10.1038/ncomms1787

10.1016/j.ssc.2012.04.064

10.1103/PhysRevB.89.235319

10.1038/ncomms5475

10.1038/nnano.2014.35

Li L., 2016, Nat. Nanotechnol., 11, 592

10.1038/ncomms8315

10.1002/adma.201501758

10.1126/sciadv.1700589

10.1021/acsnano.5b01922

10.1038/s41467-018-03935-0

10.1038/ncomms7991

10.1038/ncomms5458

10.1039/C4NR02164A

10.1039/C5NR03400K

10.1038/ncomms9572

10.1038/nnano.2015.112

10.1021/acsnano.6b04165

10.1038/nmat1134

10.1038/srep42973

10.1088/0268-1242/29/8/084003

10.1364/OME.6.003286

10.1109/TED.2015.2423253

10.1039/C3NR05817D

10.1063/1.4962831

10.1038/nnano.2015.70

10.1038/nnano.2014.26

10.1038/nnano.2015.91

10.1088/0957-4484/27/22/225501

10.1002/adma.201600606

10.1021/nl500443j

10.1063/1.1351852

10.1117/12.280406

10.1126/science.1176706

10.1002/adma.201602969

10.1021/jacs.7b04865

10.1002/adma.201504572

10.1063/1.4933302

10.1021/ar5002846

10.1039/C5CS00507H

10.1021/jp501734s

10.1002/anie.201309280

10.1557/jmr.2014.6

10.1021/jp405808a

10.1038/srep01549

10.1038/nchem.1589

10.1103/PhysRevX.3.031002

10.1002/smll.201202855

10.1039/C5NR02953H

10.1038/nnano.2014.31

10.1038/nnano.2008.172

10.1038/nphoton.2010.40

10.1038/nphoton.2010.186

10.1021/nl8029493

10.1038/nphoton.2012.314

10.1038/nnano.2009.292

10.1038/nnano.2011.243

10.1021/nl2011388

10.1103/PhysRevLett.107.237401

10.1021/nl502114w

10.1038/nphys2564

10.1038/ncomms2987

10.1038/ncomms2951

10.1038/ncomms1589

10.1038/ncomms1464

10.1038/ncomms2642

10.1021/acs.nanolett.5b00137

10.1038/nphoton.2012.262

10.1021/nl500602n

10.1021/nl301774e

10.1038/nnano.2012.60

10.1021/nn503484s

10.1021/nl303682j

10.1063/1.4776651

10.1039/C0NR00588F

10.1021/nl400107k

10.1021/nn300889c

10.1007/s12274-014-0430-2

10.1039/C5NR05988G

10.1021/am402550s

10.1002/adma.201201855

10.1039/C5TC01208B

10.1002/adom.201500190

10.1002/adma.201500889

10.1021/nl500817g

10.1063/1.3562316

10.1088/0957-4484/26/23/235703

10.1021/nn501796r

10.1002/adma.201104399

10.1002/adom.201600727

10.1088/0957-4484/27/44/445201

10.1002/adma.201601248

10.1021/nl5008085

10.1002/adma.201101414

10.1002/smll.201703293

10.1021/nn506920z

10.1021/acs.nanolett.6b02199

10.1021/acsami.6b14483

10.1021/acs.nanolett.6b04449

10.1038/nnano.2014.150

10.1038/ncomms13278

10.1002/adma.201703286

10.1002/adma.201104597

10.1021/nl502075n

10.1002/adfm.201300760

10.1002/adfm.201504546

10.1002/adma.201201909

10.1039/C6TC05037A

10.1039/C4TC02325K

10.1002/adfm.201504408

10.1002/adma.201506352

10.1002/adfm.201701011

10.1038/nnano.2013.100

10.1038/srep05209

10.1063/1.4941001

10.1021/nn503521c

10.1038/ncomms7972

10.1021/acs.nanolett.5b01590

10.1021/nn405037s

10.1021/acs.nanolett.5b02523

10.1039/C3NR05965K

10.1038/srep08130

10.1021/nn4054039

10.1021/nn500782n

10.1002/adfm.201501495

10.1002/adma.201503873

10.1038/nnano.2013.219

10.1002/adom.201500150

10.1039/C5NR00400D

10.1002/smll.201400403

10.1038/nphoton.2014.304

10.1002/aelm.201500267

10.1038/srep11830

10.1002/adma.201402471

10.1002/adfm.201500216

10.1002/smll.201502923

10.1021/nn500480u

10.1038/srep07186

10.1039/C7TC05896A

10.1016/j.nanoen.2016.03.011

10.1021/nn5027388

10.1088/2053-1583/2/3/034009

10.1021/acsphotonics.6b00079

10.1002/adfm.201401504

10.1039/C7NR03124F

10.1002/adma.201601002

10.1039/c4nr01741b

10.1038/srep05442

10.1002/adfm.201501170

10.1002/adma.201404367

10.1063/1.5001671

10.1073/pnas.1317226110

10.1021/acsnano.7b04786

10.1038/srep05497

10.1002/adma.201706771

10.1002/adma.201705934

10.1002/smll.201303670

10.1063/1.4953152

10.1002/smll.201700268

10.1002/adma.201503446

10.1063/1.4941996

10.1002/adma.201202220

10.1002/adma.201601071

10.1002/adfm.201603605

10.1021/acs.nanolett.5b01058

10.1002/adom.201700490

10.1007/s12274-015-0932-6

10.1021/acs.nanolett.5b03004

10.1021/nn501226z

10.1038/ncomms9573

10.1021/jacs.8b01234

10.1021/jacs.7b06314

10.1038/nature04235

10.1038/nature08582

10.1038/nmat1849

10.1038/nature04233

10.1021/ph5001605

10.1038/nphoton.2008.247

10.1038/nnano.2015.227

10.1038/ncomms6622

10.1002/advs.201600018

10.1038/ncomms9831

10.1038/nphoton.2015.23

10.1021/acs.nanolett.5b03291

10.1201/9781420022506

10.1002/adfm.201800179

10.1039/C6NR04607J

10.1007/s12274-015-0833-8

10.1021/nl502928y

10.1002/adma.201604439

10.1038/nphoton.2017.75

10.1038/nnano.2014.14

10.1002/adma.201502278

10.1021/nl501275p

10.1021/nl400902v

10.1021/nl301702r

10.1021/nl504256y

10.1103/PhysRevB.2.1

10.1126/science.1211384

10.1021/nl2019068

10.1038/nnano.2014.25

10.1021/nl502741k

10.1021/acs.nanolett.6b03398

10.1038/ncomms5651

10.1039/C6CP04752A

10.1002/adfm.201604638

10.1038/s41586-018-0129-8

10.1021/nl501962c

10.1038/ncomms7564

10.1126/science.aab4097

10.1002/adfm.201802011

10.1021/nl0728874

10.1038/nature07719

10.1126/science.1171245

10.1063/1.2982585

10.1021/nl1023707

10.1021/nl203249a

10.1021/nn5073286

10.1021/nn501175k

10.1021/nl501793a

10.7567/APEX.6.125801

10.1002/adma.201104798

10.1088/0957-4484/27/21/215602

10.1088/2053-1583/2/3/031002

10.1021/acsnano.5b03188

10.1038/nnano.2014.222

10.1038/nmat4064

10.1038/s41467-017-02093-z

10.1038/nmat4091

10.1021/nl503144a

10.1038/ncomms8311

10.1126/sciadv.1501882

10.1021/acs.nanolett.5b02423

10.1038/nature21050

Thông tin
Thông tin xuất bản

Advanced Functional Materials

Tập 29 Số 19

Thông tin tác giả