GeSe is a layered p-type semiconductor with intriguing optoelectrical properties such as high absorption coefficient, high carrier mobility, and narrow bandgap, which promises a broadband photoresponse over a wide spectral range. However, GeSe based broadband photodetectors could not achieve both high responsivity and fast response speed. Therefore, it is urgent to improve the properties of GeSe based broadband photodetectors. Herein, a GeSe/MoTe2 van der Waals (vdW) heterostructure was designed. The GeSe/MoTe2 vdW heterostructure possesses broadband photodetection over ultraviolet, visible, and near infrared. The device has competitive responsivity (R) and detectivity (D*) over a broadband even at 1050 nm, which are 28.4 A/W and 5.6 × 109 Jones, respectively. Excitingly, the response speed for 365 nm is as fast as 3 μs, which is much faster than most other GeSe devices. Overall, our results suggest that the GeSe/MoTe2 heterostructure can provide an effective strategy to achieve broadband photodetectors with both high responsivity and fast response.

1.
S.
Lee
,
J.-E.
Jung
,
H.-g.
Kim
,
Y.
Lee
,
J. M.
Park
,
J.
Jang
,
S.
Yoon
,
A.
Ghosh
,
M.
Kim
,
J.
Kim
,
W.
Na
,
J.
Kim
,
H. J.
Choi
,
H.
Cheong
, and
K.
Kim
,
Nano Lett.
21
,
4305
4313
(
2021
).
2.
X.
Zhou
,
X.
Hu
,
B.
Jin
,
J.
Yu
,
K.
Liu
,
H.
Li
, and
T.
Zhai
,
Adv. Sci.
5
,
1800478
(
2018
).
3.
B.
Zhao
,
Z.
Wan
,
Y.
Liu
,
J.
Xu
,
X.
Yang
,
D.
Shen
,
Z.
Zhang
,
C.
Guo
,
Q.
Qian
,
J.
Li
,
R.
Wu
,
Z.
Lin
,
X.
Yan
,
B.
Li
,
Z.
Zhang
,
H.
Ma
,
B.
Li
,
X.
Chen
,
Y.
Qiao
,
I.
Shakir
,
Z.
Almutairi
,
F.
Wei
,
Y.
Zhang
,
X.
Pan
,
Y.
Huang
,
Y.
Ping
,
X.
Duan
, and
X.
Duan
,
Nature
591
,
385
390
(
2021
).
4.
D. J.
Xue
,
J.
Tan
,
J. S.
Hu
,
W.
Hu
,
Y. G.
Guo
, and
L. J.
Wan
,
Adv. Mater.
24
,
4528
4533
(
2012
).
5.
S.-C.
Liu
,
C.-M.
Dai
,
Y.
Min
,
Y.
Hou
,
A. H.
Proppe
,
Y.
Zhou
,
C.
Chen
,
S.
Chen
,
J.
Tang
, and
D.-J.
Xue
,
Nat. Commun.
12
,
670
(
2021
).
6.
M.
Taniguchi
,
R.
Johnson
,
J.
Ghijsen
, and
M.
Cardona
,
Phys. Rev. B
42
,
3634
(
1990
).
7.
L.
Makinistian
and
E.
Albanesi
,
J. Phys.: Condens. Matter
19
,
186211
(
2007
).
8.
S. H. A.
Jaffery
,
J.
Kim
,
G.
Dastgeer
,
M.
Hussain
,
A.
Ali
,
S.
Hussain
,
J.
Eom
,
S.
Hong
, and
J.
Jung
,
Adv. Mater. Interfaces
7
,
2000893
(
2020
).
9.
L. C.
Gomes
and
A.
Carvalho
,
Phys. Rev. B
92
,
085406
(
2015
).
10.
D.
Tan
,
X.
Wang
,
W.
Zhang
,
H. E.
Lim
,
K.
Shinokita
,
Y.
Miyauchi
,
M.
Maruyama
,
S.
Okada
, and
K.
Matsuda
,
Small
14
,
1704559
(
2018
).
11.
T.
He
,
Z.
Wang
,
R.
Cao
,
Q.
Li
,
M.
Peng
,
R.
Xie
,
Y.
Huang
,
Y.
Wang
,
J.
Ye
, and
P.
Wu
,
Small
17
,
2006765
(
2021
).
12.
H.
Zhao
,
Y.
Yang
,
C.
Wang
,
D.
Zhou
,
X.
Shi
,
Y.
Li
, and
Y.
Mao
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
11
,
38031
38038
(
2019
).
13.
Y.
Xin
,
X.
Wang
,
Z.
Chen
,
D.
Weller
,
Y.
Wang
,
L.
Shi
,
X.
Ma
,
C.
Ding
,
W.
Li
, and
S.
Guo
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
12
,
15406
15413
(
2020
).
14.
F.
Wang
,
K.
Pei
,
Y.
Li
,
H.
Li
, and
T.
Zhai
,
Adv. Mater.
33
,
2005303
(
2021
).
15.
Y.
Chen
,
Y.
Wang
,
Z.
Wang
,
Y.
Gu
,
Y.
Ye
,
X.
Chai
,
J.
Ye
,
Y.
Chen
,
R.
Xie
, and
Y.
Zhou
,
Nat. Electron.
4
,
357
363
(
2021
).
16.
H.
Wang
,
Z.
Li
,
D.
Li
,
X.
Xu
,
P.
Chen
,
L.
Pi
,
X.
Zhou
, and
T.
Zhai
,
Adv. Funct. Mater.
31
,
2106105
(
2021
).
17.
X.
Zhou
,
N.
Zhou
,
C.
Li
,
H.
Song
,
Q.
Zhang
,
X.
Hu
,
L.
Gan
,
H.
Li
,
J.
, and
J.
Luo
,
2D Mater.
4
,
025048
(
2017
).
18.
C.
Chang
,
W.
Chen
,
Y.
Chen
,
Y.
Chen
,
Y.
Chen
,
F.
Ding
,
C.
Fan
,
H.
Jin Fan
,
Z.
Fan
,
C.
Gong
,
Y.
Gong
,
Q.
He
,
X.
Hong
,
S.
Hu
,
W.
Hu
,
W.
Huang
,
Y.
Huang
,
W.
Ji
,
D.
Li
,
L.-J.
Li
,
Q.
Li
,
L.
Lin
,
C.
Ling
,
M.
Liu
,
N.
Liu
,
Z.
Liu
,
K. P.
Loh
,
J.
Ma
,
F.
Miao
,
H.
Peng
,
M.
Shao
,
L.
Song
,
S.
Su
,
S.
Sun
,
C.
Tan
,
Z.
Tang
,
D.
Wang
,
H.
Wang
,
J.
Wang
,
X.
Wang
,
X.
Wang
,
A. T. S.
Wee
,
Z.
Wei
,
Y.
Wu
,
Z.-S.
Wu
,
J.
Xiong
,
Q.
Xiong
,
W.
Xu
,
P.
Yin
,
H.
Zeng
,
Z.
Zeng
,
T.
Zhai
,
H.
Zhang
,
H.
Zhang
,
Q.
Zhang
,
T.
Zhang
,
X.
Zhang
,
L.-D.
Zhao
,
M.
Zhao
,
W.
Zhao
,
Y.
Zhao
,
K.-G.
Zhou
,
X.
Zhou
,
Y.
Zhou
,
H.
Zhu
,
H.
Zhang
, and
Z.
Liu
,
Acta Phys.-Chim. Sin.
37
,
2108017
(
2021
).
19.
K.
Liu
,
B.
Jin
,
W.
Han
,
X.
Chen
,
P.
Gong
,
L.
Huang
,
Y.
Zhao
,
L.
Li
,
S.
Yang
,
X.
Hu
,
J.
Duan
,
L.
Liu
,
F.
Wang
,
F.
Zhuge
, and
T.
Zhai
,
Nat. Electron.
4
,
906
913
(
2021
).
20.
L.
Liu
and
T.
Zhai
,
InfoMat
3
,
3
21
(
2021
).
21.
H.
Que
,
H.
Jiang
,
X.
Wang
,
P.
Zhai
,
L.
Meng
,
P.
Zhang
, and
Y.
Gong
,
Acta Phys.-Chim. Sin.
37
,
2010051
(
2021
).
22.
D.
Zhang
,
Y.
Liu
,
M.
He
,
A.
Zhang
,
S.
Chen
,
Q.
Tong
,
L.
Huang
,
Z.
Zhou
,
W.
Zheng
, and
M.
Chen
,
Nat. Commun.
11
,
4442
(
2020
).
23.
C.
Jin
,
E. Y.
Ma
,
O.
Karni
,
E. C.
Regan
,
F.
Wang
, and
T. F.
Heinz
,
Nat. Nanotechnol.
13
,
994
1003
(
2018
).
24.
N.
Flöry
,
P.
Ma
,
Y.
Salamin
,
A.
Emboras
,
T.
Taniguchi
,
K.
Watanabe
,
J.
Leuthold
, and
L.
Novotny
,
Nat. Nanotechnol.
15
,
118
124
(
2020
).
25.
J.
Gao
,
H.
Yang
,
H.
Mao
,
T.
Liu
,
Y.
Zheng
,
Y.
Wang
,
D.
Xiang
,
C.
Han
, and
W.
Chen
,
Adv. Opt. Mater.
8
,
1901971
(
2020
).
26.
N.
Huo
and
G.
Konstantatos
,
Nat. Commun.
8
,
572
(
2017
).
27.
Y.
Yan
,
S.
Li
,
J.
Du
,
H.
Yang
,
X.
Wang
,
X.
Song
,
L.
Li
,
X.
Li
,
C.
Xia
,
Y.
Liu
,
J.
Li
, and
Z.
Wei
,
Adv. Sci.
8
,
1903252
(
2021
).
28.
M.
Yamamoto
,
S. T.
Wang
,
M.
Ni
,
Y.-F.
Lin
,
S.-L.
Li
,
S.
Aikawa
,
W.-B.
Jian
,
K.
Ueno
,
K.
Wakabayashi
, and
K.
Tsukagoshi
,
ACS Nano
8
,
3895
3903
(
2014
).
29.
H.
Zhao
,
Y.
Mao
,
X.
Mao
,
X.
Shi
,
C.
Xu
,
C.
Wang
,
S.
Zhang
, and
D.
Zhou
,
Adv. Funct. Mater.
28
,
1704855
(
2018
).
30.
C.
Ruppert
,
O. B.
Aslan
, and
T. F.
Heinz
,
Nano Lett.
14
,
6231
6236
(
2014
).
31.
X.
Zhou
,
X.
Hu
,
S.
Zhou
,
H.
Song
,
Q.
Zhang
,
L.
Pi
,
L.
Li
,
H.
Li
,
J.
Lu
, and
T.
Zhai
,
Adv. Mater.
30
,
1703286
(
2018
).
32.
F.
Wang
,
Z.
Wang
,
K.
Xu
,
F.
Wang
,
Q.
Wang
,
Y.
Huang
,
L.
Yin
, and
J.
He
,
Nano Lett.
15
,
7558
7566
(
2015
).
33.
Z.
Yang
,
B.
Jiang
,
Z.
Zhang
,
Z.
Wang
,
X.
He
,
D.
Wan
,
X.
Zou
,
X.
Liu
,
L.
Liao
, and
F.
Shan
,
Appl. Phys. Lett.
116
,
141101
(
2020
).
34.
S.
Larentis
,
B.
Fallahazad
,
H. C.
Movva
,
K.
Kim
,
A.
Rai
,
T.
Taniguchi
,
K.
Watanabe
,
S. K.
Banerjee
, and
E.
Tutuc
,
ACS Nano
11
,
4832
4839
(
2017
).
35.
F.
Wang
,
L.
Yin
,
Z. X.
Wang
,
K.
Xu
,
F. M.
Wang
,
T. A.
Shifa
,
Y.
Huang
,
C.
Jiang
, and
J.
He
,
Adv. Funct. Mater.
26
,
5499
5506
(
2016
).
36.
F.
Wang
,
P.
Luo
,
Y.
Zhang
,
Y.
Huang
,
Q.
Zhang
,
Y.
Li
, and
T.
Zhai
,
Sci. China Mater.
63
,
1537
1547
(
2020
).
37.
P.
Luo
,
F.
Zhuge
,
F.
Wang
,
L.
Lian
,
K.
Liu
,
J.
Zhang
, and
T.
Zhai
,
ACS Nano
13
,
9028
9037
(
2019
).
38.
D.
Wang
,
X.
Zhang
,
G.
Guo
,
S.
Gao
,
X.
Li
,
J.
Meng
,
Z.
Yin
,
H.
Liu
,
M.
Gao
, and
L.
Cheng
,
Adv. Mater.
30
,
1803285
(
2018
).
39.
V.
Krishnamurthi
,
H.
Khan
,
T.
Ahmed
,
A.
Zavabeti
,
S. A.
Tawfik
,
S. K.
Jain
,
M. J.
Spencer
,
S.
Balendhran
,
K. B.
Crozier
, and
Z.
Li
,
Adv. Mater.
32
,
2004247
(
2020
).
40.
Y.
Wang
,
P.
Wu
,
Z.
Wang
,
M.
Luo
,
F.
Zhong
,
X.
Ge
,
K.
Zhang
,
M.
Peng
,
Y.
Ye
, and
Q.
Li
,
Adv. Mater.
32
,
2005037
(
2020
).
41.
N.
Huo
and
G.
Konstantatos
,
Adv. Mater.
30
,
1801164
(
2018
).
42.
Y.
Wang
,
L.
Gan
,
J.
Chen
,
R.
Yang
, and
T.
Zhai
,
Sci. Bull.
62
,
1654
1662
(
2017
).
43.
M.
Long
,
P.
Wang
,
H.
Fang
, and
W.
Hu
,
Adv. Funct. Mater.
29
,
1803807
(
2019
).
44.
M.
Zhao
,
S.
Yang
,
K.
Zhang
,
L.
Zhang
,
P.
Chen
,
S.
Yang
,
Y.
Zhao
,
X.
Ding
,
X.
Zu
,
Y.
Li
,
Y.
Zhao
,
L.
Qiao
, and
T.
Zhai
,
Nano-Micro Lett.
13
,
165
(
2021
).
45.
F.
Wang
,
Z.
Wang
,
L.
Yin
,
R.
Cheng
,
J.
Wang
,
Y.
Wen
,
T. A.
Shifa
,
F.
Wang
,
Y.
Zhang
, and
X.
Zhan
,
Chem. Soc. Rev.
47
,
6296
6341
(
2018
).
46.
P.
Luo
,
F.
Wang
,
J.
Qu
,
K.
Liu
,
X.
Hu
,
K.
Liu
, and
T.
Zhai
,
Adv. Funct. Mater.
31
,
2008351
(
2021
).
47.
X.
Hu
,
P.
Huang
,
K.
Liu
,
B.
Jin
,
X.
Zhang
,
X.
Zhang
,
X.
Zhou
, and
T.
Zhai
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
11
,
23353
23360
(
2019
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.