A heterostructure of MoS2/SnO2 has been fabricated. A SnO2 film was deposited by Sn sputtering followed by oxidation of a Sn film in the ambient. Later, a MoS2 film was deposited on SnO2 by pulsed laser deposition. The built-in electric potential generated at the SnO2/MoS2 interface facilitates self-powered broadband photodetection ranging from the ultraviolet-visible to near-infrared (NIR) wavelength. Under NIR illumination, the device exhibits excellent photoresponse with a responsivity of 0.35 A W−1 and a detectivity of 1.25 × 1011 Jones at 0 V. Moreover, the device shows faster response with rise/fall times as 153/200 ms. The excellent performance of the device is attributed to the high electron transport behavior of SnO2 and a built-in electric field at the interface.
References
1.
Q.
Qiu
and Z.
Huang
, Adv. Mater.
33
, 2008126
(2021
).2.
J.
Chen
, Y.
Zhou
, Y.
Fu
, J.
Pan
, O. F.
Mohammed
, and O. M.
Bakr
, Chem. Rev.
121
, 12112
(2021
).3.
A. M.
Chowdhury
, G.
Chandan
, R.
Pant
, B.
Roul
, D. K.
Singh
, K. K.
Nanda
, and S. B.
Krupanidhi
, ACS Appl. Mater. Interfaces
11
, 10418
(2019
).4.
M.
Dai
, H.
Chen
, F.
Wang
, M.
Long
, H.
Shang
, Y.
Hu
, W.
Li
, C.
Ge
, J.
Zhang
, T.
Zhai
, Y.
Fu
, and P.
Hu
, ACS Nano
14
, 9098
(2020
).5.
M.
Kumar
, J.-Y.
Park
, and H.
Seo
, ACS Appl. Mater. Interfaces
13
, 12241
(2021
).6.
Q.
Hong
, Y.
Cao
, J.
Xu
, H.
Lu
, J.
He
, and J.-L.
Sun
, ACS Appl. Mater. Interfaces
6
, 20887
(2014
).7.
E.
Wu
, D.
Wu
, C.
Jia
, Y.
Wang
, H.
Yuan
, L.
Zeng
, T.
Xu
, Z.
Shi
, Y.
Tian
, and X.
Li
, ACS Photonics
6
, 565
(2019
).8.
B.
Ezhilmaran
, A.
Patra
, S.
Benny
, M. R.
Sreelakshmi
, V. V.
Akshay
, S. V.
Bhat
, and C. S.
Rout
, J. Mater. Chem. C
9
, 6122
(2021
).9.
M.
Casalino
, R.
Russo
, C.
Russo
, A.
Ciajolo
, E. D.
Gennaro
, M.
Iodice
, and G.
Coppola
, ACS Photonics
5
, 4577
(2018
).10.
J.
Gosciniak
, F. B.
Atar
, B.
Corbett
, and M.
Rasras
, Sci. Rep.
9
, 6048
(2019
).11.
M. I.
Zappia
, G.
Bianca
, S.
Bellani
, M.
Serri
, L.
Najafi
, R.
Oropesa-Nuñez
, B.
Martín-García
, D.
Bouša
, D.
Sedmidubský
, V.
Pellegrini
, Z.
Sofer
, A.
Cupolillo
, and F.
Bonaccorso
, Adv. Funct. Mater.
30
, 1909572
(2020
).12.
J.
Zhou
, L.
Chen
, Y.
Wang
, Y.
He
, X.
Pan
, and E.
Xie
, Nanoscale
8
, 50
(2016
).13.
Z.
Li
, H.
Qiao
, Z.
Guo
, X.
Ren
, Z.
Huang
, X.
Qi
, S. C.
Dhanabalan
, J. S.
Ponraj
, D.
Zhang
, J.
Li
, J.
Zhao
, J.
Zhong
, and H.
Zhang
, Adv. Funct. Mater.
28
, 1705237
(2018
).14.
H.
Qiao
, Z.
Huang
, X.
Ren
, S.
Liu
, Y.
Zhang
, X.
Qi
, and H.
Zhang
, Adv. Opt. Mater.
8
, 1900765
(2020
).15.
L.
Xiong
, Y.
Guo
, J.
Wen
, H.
Liu
, G.
Yang
, P.
Qin
, and G.
Fang
, Adv. Funct. Mater.
28
, 1802757
(2018
).16.
J.-J.
Wang
, A.-F.
Lv
, Y.-Q.
Wang
, B.
Cui
, H.-J.
Yan
, J.-S.
Hu
, W.-P.
Hu
, Y.-G.
Guo
, and L.-J.
Wan
, Sci. Rep.
3
, 2613
(2013
).17.
X.
Wang
, Y.
He
, L.
Xu
, Y.
Xia
, and R.
Gang
, Mater. Sci. Semicond. Process.
121
, 105298
(2021
).18.
M.
Tountas
, Y.
Topal
, M.
Kus
, M.
Ersöz
, M.
Fakis
, P.
Argitis
, and M.
Vasilopoulou
, Adv. Funct. Mater.
26
, 2655
(2016
).19.
X.
Li
, C.
Gao
, H.
Duan
, B.
Lu
, Y.
Wang
, L.
Chen
, Z.
Zhang
, X.
Pan
, and E.
Xie
, Small
9
, 2005
(2013
).20.
L.-Y.
Zhu
, K.-P.
Yuan
, J.-H.
Yang
, C.-Z.
Hang
, H.-P.
Ma
, X.-M.
Ji
, A.
Devi
, H.-L.
Lu
, and D. W.
Zhang
, Microsyst. Nanoeng.
6
, 30
(2020
).21.
C.
Wang
, G.
Du
, K.
Ståhl
, H.
Huang
, Y.
Zhong
, and J. Z.
Jiang
, J. Phys. Chem. C
116
, 4000
(2012
).22.
Z.
Chen
, D.
Pan
, Z.
Li
, Z.
Jiao
, M.
Wu
, C.-H.
Shek
, C. M. L.
Wu
, and J. K. L.
Lai
, Chem. Rev.
114
, 7442
(2014
).23.
N.
Huo
and G.
Konstantatos
, Adv. Mater.
30
, 1801164
(2018
).24.
P.
Xiao
, J.
Mao
, K.
Ding
, W.
Luo
, W.
Hu
, X.
Zhang
, X.
Zhang
, and J.
Jie
, Adv. Mater.
30
, 1801729
(2018
).25.
L.
Wang
, J.
Jie
, Z.
Shao
, Q.
Zhang
, X.
Zhang
, Y.
Wang
, Z.
Sun
, and S. T.
Lee
, Adv. Funct. Mater.
25
, 2910
(2015
).26.
E.
Singh
, P.
Singh
, K. S.
Kim
, G. Y.
Yeom
, and H. S.
Nalwa
, ACS Appl. Mater. Interfaces
11
, 11061
(2019
).27.
D. K.
Singh
, R.
Pant
, B.
Roul
, A. M.
Chowdhury
, K. K.
Nanda
, and S. B.
Krupanidhi
, ACS Appl. Electron. Mater.
2
, 2155
(2020
).28.
S. R.
Tulsani
, A. K.
Rath
, and D. J.
Late
, Nanoscale Adv.
1
, 1387
(2019
).29.
R.
Singh
, A.
Giri
, M.
Pal
, K.
Thiyagarajan
, J.
Kwak
, J.-J.
Lee
, U.
Jeong
, and K.
Cho
, J. Mater. Chem. A
7
, 7151
(2019
).30.
J.
Jiang
, Z.
Chen
, Y.
Hu
, Y.
Xiang
, L.
Zhang
, Y.
Wang
, G.-C.
Wang
, and J.
Shi
, Nat. Nanotechnol.
16
, 894
–901
(2021
).31.
D.
Sahoo
, B.
Kumar
, J.
Sinha
, S.
Ghosh
, S. S.
Roy
, and B.
Kaviraj
, Sci. Rep.
10
, 10759
(2020
).32.
Z.
Li
, X.
Meng
, and Z.
Zhang
, J. Photochem. Photobiol., C
35
, 39
(2018
).33.
34.
K. L.
Kumawat
, D. K.
Singh
, K. K.
Nanda
, and S. B.
Krupanidhi
, ACS Appl. Electron. Mater.
3
, 3131
(2021
).35.
C.
Liu
, X.
Chen
, H.
Luo
, B.
Li
, J.
Shi
, C.
Fan
, J.
Yang
, M.
Zeng
, Z.
Zhou
, N.
Hu
, Y.
Su
, and Z.
Yang
, Sens. Actuators, B
347
, 130608
(2021
).36.
Y.
Han
, Y.
Ma
, Y.
Liu
, S.
Xu
, X.
Chen
, M.
Zeng
, N.
Hu
, Y.
Su
, Z.
Zhou
, and Z.
Yang
, Appl. Surf. Sci.
493
, 613
(2019
).37.
Y.
Han
, D.
Huang
, Y.
Ma
, G.
He
, J.
Hu
, J.
Zhang
, N.
Hu
, Y.
Su
, Z.
Zhou
, Y.
Zhang
, and Z.
Yang
, ACS Appl. Mater. Interfaces
10
, 22640
(2018
).38.
J. K.
Han
, D. S.
Song
, Y. R.
Lim
, R. E.
Agbenyeke
, I. E.
Castelli
, V.
Esposito
, S. Y.
Kim
, S. D.
Bu
, W.
Song
, S.
Myung
, S. S.
Lee
, and J.
Lim
, Adv. Mater. Technol.
6
, 2001105
(2021
).39.
S.
Pyo
, Y.
Kang
, J.
Choi
, and J.
Kim
, in Proceedings of the IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS)
(IEEE
, 2018
), p. 531
.40.
M.
Bhatnagar
, V.
Kaushik
, A.
Kaushal
, M.
Singh
, and B. R.
Mehta
, AIP Adv.
6
, 095321
(2016
).41.
F.
Izumi
, J. Solid State Chem.
38
, 381
(1981
).42.
L.
Yang
, X.
Zhou
, L.
Song
, Y.
Wang
, X.
Wu
, N.
Han
, and Y.
Chen
, ACS Appl. Nano Mater.
1
, 6327
(2018
).43.
Q.
Li
, T.
Kako
, and J.
Ye
, Int. J. Hydrogen Energy
36
, 4716
(2011
).44.
J.
Chen
, J.
Xu
, S.
Shi
, R.
Cao
, D.
Liu
, Y.
Bu
, P.
Yang
, J.
Xu
, X.
Zhang
, and L.
Li
, ACS Appl. Mater. Interfaces
12
, 23145
(2020
).45.
J. H.
Park
, A.
Sanne
, Y.
Guo
, M.
Amani
, K.
Zhang
, H. C. P.
Movva
, J. A.
Robinson
, A.
Javey
, J.
Robertson
, S. K.
Banerjee
, and A. C.
Kummel
, Sci. Adv.
3
, e1701661
(2017
).46.
W.
Wang
, X.
Zeng
, J. H.
Warner
, Z.
Guo
, Y.
Hu
, Y.
Zeng
, J.
Lu
, W.
Jin
, S.
Wang
, J.
Lu
, Y.
Zeng
, and Y.
Xiao
, ACS Appl. Mater. Interfaces
12
, 33325
(2020
).47.
E. P.
Mukhokosi
, S. B.
Krupanidhi
, and K. K.
Nanda
, Sci. Rep.
7
, 15215
(2017
).48.
X.
Gan
, R.-J.
Shiue
, Y.
Gao
, I.
Meric
, T. F.
Heinz
, K.
Shepard
, J.
Hone
, S.
Assefa
, and D.
Englund
, Nat. Photonics
7
, 883
(2013
).49.
D. K.
Singh
, R. K.
Pant
, K. K.
Nanda
, and S. B.
Krupanidhi
, Appl. Phys. Lett.
119
, 121102
(2021
).50.
M.
Moun
, M.
Kumar
, M.
Garg
, R.
Pathak
, and R.
Singh
, Sci. Rep.
8
, 11799
(2018
).51.
D. K.
Singh
, R.
Pant
, A. M.
Chowdhury
, B.
Roul
, K. K.
Nanda
, and S. B.
Krupanidhi
, ACS Appl. Electron. Mater.
2
, 944
(2020
).52.
L.
Xiong
, M.
Qin
, C.
Chen
, J.
Wen
, G.
Yang
, Y.
Guo
, J.
Ma
, Q.
Zhang
, P.
Qin
, S.
Li
, and G.
Fang
, Adv. Funct. Mater.
28
, 1706276
(2018
).53.
J.
Barbé
, M. L.
Tietze
, M.
Neophytou
, B.
Murali
, E.
Alarousu
, A.
el Labban
, M.
Abulikemu
, W.
Yue
, O. F.
Mohammed
, I.
McCulloch
, A.
Amassian
, and S.
del Gobbo
, ACS Appl. Mater. Interfaces
9
, 11828
(2017
).54.
J.
Yan
, Y.
Chen
, X.
Wang
, Y.
Fu
, J.
Wang
, J.
Sun
, G.
Dai
, S.
Tao
, and Y.
Gao
, Nanoscale
11
, 2162
(2019
).55.
H. K.
Hassun
, B. H.
Hussein
, E. M. T.
Salman
, and A. H.
Shaban
, Energy Rep.
6
, 46
(2020
).56.
S.
Praveen
, S.
Veeralingam
, and S.
Badhulika
, Adv. Mater. Interfaces
8
, 2100373
(2021
).57.
Q. M.
Fu
, J. L.
Peng
, Z. C.
Yao
, H. Y.
Zhao
, Z.
Bin Ma
, H.
Tao
, Y. F.
Tu
, Y.
Tian
, D.
Zhou
, and Y. B.
Han
, Appl. Surf. Sci.
527
, 146923
(2020
).58.
R.
Deng
, C.
Yan
, Y.
Deng
, Y.
Hu
, Z.
Deng
, Q.
Cui
, Z.
Lou
, Y.
Hou
, and F.
Teng
, Phys. Status Solidi RRL
14
, 1900531
(2020
).59.
Y.
Zhang
, W.
Xu
, X.
Xu
, J.
Cai
, W.
Yang
, and X.
Fang
, J. Phys. Chem. Lett.
10
, 836
(2019
).60.
T.
Xie
, M. R.
Hasan
, B.
Qiu
, E. S.
Arinze
, N. V.
Nguyen
, A.
Motayed
, S. M.
Thon
, and R.
Debnath
, Appl. Phys. Lett.
107
, 241108
(2015
).61.
P. T.
Gomathi
, P.
Sahatiya
, and S.
Badhulika
, Adv. Funct. Mater.
27
, 1701611
(2017
).62.
M.
Hussain
, S. H. A.
Jaffery
, A.
Ali
, C. D.
Nguyen
, S.
Aftab
, M.
Riaz
, S.
Abbas
, S.
Hussain
, Y.
Seo
, and J.
Jung
, Sci. Rep.
11
, 3688
(2021
).63.
K.
Chandra Sekhar Reddy
, F. J.
Willars-Rodríguez
, and R.
Ramirez Bon
, Nanotechnology
32
, 095202
(2021
).64.
B.
Liu
, C.
Zhao
, X.
Chen
, L.
Zhang
, Y.
Li
, H.
Yan
, and Y.
Zhang
, Superlattices Microstruct.
130
, 87
(2019
).© 2022 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2022
Author(s)
You do not currently have access to this content.