Polarization-sensitive ultraviolet (UV) photodetectors have attracted significant interest due to the broad applications in UV polarized imaging. However, the conventional UV photodetectors to realize polarization-sensitive properties require integrated filters and polarizers, which increase the system size and cost. In this work, self-powered polarization-sensitive UV photodetectors (PDs) with high efficiency and ultrafast response speed based on the MoS2/a-GaN heterojunction have been proposed and applied to UV polarized imaging. Benefiting from the type-I band alignment formed by MoS2/a-GaN, and the reduction of interfacial trapping effect, the PDs exhibit remarkable photovoltaic and polarization sensitivity under UV light at zero bias voltage, including a high responsivity of 15 mA/W, a specific detectivity of 4.7 × 1013 Jones, an ultrafast response speed of 4/8 ms, and a high polarization ratio of 1.5. Furthermore, the as-fabricated PDs demonstrate polarization-sensitive UV imaging. This work paves an approach for the development of high-performance polarization-sensitive UV PDs and offers a feasible way for the development of UV polarized imaging based on anisotropic materials.

1.
L.
Jia
,
L.
Cheng
, and
W.
Zheng
,
Opto-Electron. Sci.
2
,
230010
(
2023
).
2.
Z.
Wang
,
X.
Zhang
,
J.
Wu
,
L.
Liang
,
X.
Niu
,
Q.
Chen
,
R.
Li
, and
J.
Luo
,
Adv. Opt. Mater.
11
,
2202383
(
2023
).
3.
D.
Wu
,
M.
Xu
,
L.
Zeng
,
Z.
Shi
,
Y.
Tian
,
X. J.
Li
,
C. X.
Shan
, and
J.
Jie
,
ACS Nano
16
,
5545
(
2022
).
4.
Y.
Xin
,
X.
Wang
,
Z.
Chen
,
D.
Weller
,
Y.
Wang
,
L.
Shi
,
X.
Ma
,
C.
Ding
,
W.
Li
,
S.
Guo
, and
R.
Liu
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
12
,
15406
(
2020
).
5.
R.
Pant
,
A.
Shetty
,
G.
Chandan
,
B.
Roul
,
K. K.
Nanda
, and
S. B.
Krupanidhi
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
10
,
16918
(
2018
).
6.
O.
Al-Zuhairi
,
A.
Shuhaimi
,
N.
Nayan
,
A.
Azman
,
A.
Kamarudzaman
,
O.
Alobaidi
,
M.
Ghanim
,
E. T.
Abdullah
, and
Y.
Zhu
,
Coatings
12
,
275
(
2022
).
7.
W.
Wang
,
Z.
Yang
,
Z.
Lu
, and
G.
Li
,
J. Mater. Chem. C
6
,
6641
(
2018
).
8.
A.
Navarro
,
C.
Rivera
,
J.
Pereiro
,
E.
Muñoz
,
B.
Imer
,
S. P.
DenBaars
, and
J. S.
Speck
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
213512
(
2009
).
9.
Y.
Wang
,
G.
Xu
,
S.
Han
,
K.
Chen
,
C.
Zhang
,
W.
Song
,
J.
Wang
,
Z.
Liu
, and
K.
Xu
,
J. Phys. D
55
,
235104
(
2022
).
10.
Y.
Yang
,
W.
Wang
,
Y.
Zheng
,
J.
You
,
S.
Huang
,
K.
Wu
,
D.
Kong
,
Z.
Luo
,
H.
Chen
, and
G.
Li
,
Appl. Phys. Lett.
118
,
053501
(
2021
).
11.
J.
Ran
,
Y.
Song
,
X.
Ji
,
R.
Chen
,
J.
Yang
,
J.
Wang
, and
T.
Wei
,
Mater. Sci. Semicond. Process.
177
,
108410
(
2024
).
12.
P.
Wan
,
M.
Jiang
,
Y.
Wei
,
T.
Xu
,
Y.
Liu
,
S.
Xia
,
L.
Su
,
D.
Shi
,
X.
Fang
, and
C.
Kan
,
Adv. Opt. Mater.
11
,
2202080
(
2022
).
13.
H.
Li
,
K.
Zhang
,
X.
Li
,
B.
Liu
,
L.
Li
,
Z.
Mei
,
T.
Chen
,
Q.
Liu
,
W.
Yu
,
J.
Yuan
,
H.
Mu
, and
S.
Lin
,
Mater. Des.
227
,
111799
(
2023
).
14.
Z.
Luo
,
H.
Xu
,
W.
Gao
,
M.
Yang
,
Y.
He
,
Z.
Huang
,
J.
Yao
,
M.
Zhang
,
H.
Dong
,
Y.
Zhao
,
Z.
Zheng
, and
J.
Li
,
Small
19
,
2207615
(
2023
).
15.
D.
Wu
,
R.
Tian
,
P.
Lin
,
Z.
Shi
,
X.
Chen
,
M.
Jia
,
Y.
Tian
,
X.
Li
,
L.
Zeng
, and
J.
Jie
,
Nano Energy
104
,
107972
(
2022
).
16.
Y.
Liang
,
M.
Ma
,
X.
Zhong
,
C.
Xie
,
X.
Tong
,
K.
Xing
, and
C.
Wu
,
IEEE Electron Device Lett.
42
,
1192
(
2021
).
17.
S.
Ke
,
J.
Zhou
,
K. V.
Larionov
,
A.
Zhu
,
Y.
Li
,
H.
Zhang
,
Y.
Yang
,
X.
Zhu
,
L.
Li
,
P. B. S. M.
Tian
,
W.
Gao
, and
X.
Liu
,
Adv. Opt. Mater.
11
,
2300593
(
2023
).
18.
R.
Lin
,
Y.
Zhu
,
L.
Chen
,
W.
Zheng
,
M.
Xu
,
J.
Ruan
,
R.
Li
,
T.
Li
,
Z.
Lin
,
L.
Cheng
,
Y.
Ding
,
F.
Huang
, and
X.
Ouyang
,
PhotoniX
3
,
9
(
2022
).
19.
S.
Zhu
,
Z.
Lin
,
Z.
Wang
,
L.
Jia
,
N.
Zhang
, and
W.
Zheng
,
PhotoniX
5
,
5
(
2024
).
20.
F.
Zhao
,
D.
Wang
,
F.
Zhang
,
B.
Cui
,
Q.
Xia
, and
M.
Zhong
,
Appl. Phys. Lett.
122
,
151105
(
2023
).
21.
J.
Chen
,
J.
Zhang
,
J.
Dai
,
F.
Wu
,
S.
Wang
,
H.
Long
,
R.
Liang
,
J.
Xu
,
C.
Chen
,
Z.
Tang
,
Y.
He
,
M.
Li
, and
Z.
Feng
,
Opt. Mater. Express
7
,
3944
(
2017
).
22.
B.
Chakraborty
,
H. S. S. R.
Matte
,
A. K.
Sood
, and
C. N. R.
Rao
,
J. Rama Spectrosc.
44
,
92
(
2013
).
23.
Z.
Wang
,
H.
Zhang
,
W.
Wang
,
C.
Tan
,
J.
Chen
,
S.
Yin
,
H.
Zhang
,
A.
Zhu
,
G.
Li
,
Y.
Du
,
S.
Wang
,
F.
Liu
, and
L.
Li
,
ACS Appl. Mater Interfaces
14
,
37926
(
2022
).
24.
F.
Oehler
,
D.
Sutherand
,
T.
Zhu
,
R.
Emery
,
T. J.
Badcock
,
M. J.
Kappers
,
C. J.
Humphreys
,
R.
Dawson
, and
R. A.
Oliver
,
J. Cryst Growth
408
,
32
(
2014
).
25.
Y.
Wang
,
J. Z.
Ou
,
S.
Balendhran
,
A. F.
Chrimes
,
M.
Mortazavi
,
D. D.
Yao
,
M. R.
Field
,
K.
Latham
,
J. R.
Friend
,
S.
Zhuiykov
,
N. V.
Medhekar
,
M. S.
Strano
, and
K.
Kalantar-zadeh
,
ACS Nano
7
,
10083
(
2013
).
26.
P.
Wu
,
L.
Ye
,
L.
Tong
,
P.
Wang
,
Y.
Wang
,
H.
Wang
,
H.
Ge
,
Z.
Wang
,
Y.
Gu
,
K.
Zhang
,
Y.
Yu
,
M.
Peng
,
F.
Wang
,
M.
Huang
,
P.
Zhou
, and
W.
Hu
,
Light
11
,
6
(
2022
).
27.
S.
Ma
,
K.
Li
,
H.
Xu
,
J.
Zhu
,
H.
Zhu
, and
H.
Wu
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
11
,
39342
(
2019
).
28.
B.
Peng
,
L.
Yuan
,
H.
Zhang
,
H.
Cheng
,
S.
Zhang
,
Y.
Zhang
,
Y.
Zhang
, and
R.
Jia
,
Optik
245
,
167715
(
2021
).
29.
W.
Wu
,
Z.
Liu
,
Z.
Qiu
,
Z.
Wu
,
Z.
Li
,
X.
Yang
,
L.
Han
,
C.
Li
,
N.
Huo
,
X.
Wang
,
J.
Yao
,
Z.
Zheng
, and
J.
Li
,
Adv. Opt. Mater.
12
,
2301410
(
2023
).
30.
A.
Gundimeda
,
S.
Krishna
,
N.
Aggarwal
,
A.
Sharma
,
N. D.
Sharma
,
K. K.
Maurya
,
S.
Husale
, and
G.
Gupta
,
Appl. Phys. Lett.
110
,
103507
(
2017
).
31.
Y.
Yu
,
T.
Xiong
,
K.
Zhao
,
Z.
Zhou
,
Z.
Ren
,
J.
Yang
,
Y.-Y.
Liu
, and
Z.
Wei
,
IEEE T. Electron Dev.
68
,
3887
(
2021
).
32.
X.
Zhou
,
J.
Xu
,
S.
Shi
,
J.
Chen
,
J.
Xu
,
L.
Kong
,
X.
Zhang
, and
L.
Li
,
Appl. Surf. Sci.
623
,
157032
(
2023
).
33.
K.
Ye
,
J.
Yan
,
L.
Liu
,
P.
Li
,
Z.
Yu
,
Y.
Gao
,
M.
Yang
,
H.
Huang
,
A.
Nie
,
Y.
Shu
,
J.
Xiang
,
S.
Wang
, and
Z.
Liu
,
Small
19
,
2300246
(
2023
).
You do not currently have access to this content.