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Beyond Gold: Spin‐Coated Ti <sub/>3</sub> C <sub/>2</sub> ‐Based MXene Photodetectors

DOI:10.1002/adma.201903271 期刊:Advanced Materials 出版年份:2019 更新时间:2025-09-11 14:15:04
摘要: 2D transition metal carbides, known as MXenes, are transparent when the samples are thin enough. They are also excellent electrical conductors with metal-like carrier concentrations. Herein, these characteristics are exploited to replace gold (Au) in GaAs photodetectors. By simply spin-coating transparent Ti3C2-based MXene electrodes from aqueous suspensions onto GaAs patterned with a photoresist and lifted off with acetone, photodetectors that outperform more standard Au electrodes are fabricated. Both the Au- and MXene-based devices show rectifying contacts with comparable Schottky barrier heights and internal electric fields. The latter, however, exhibit significantly higher responsivities and quantum efficiencies, with similar dark currents, hence showing better dynamic range and detectivity, and similar sub-nanosecond response speeds compared to the Au-based devices. The simple fabrication process is readily integratable into microelectronic, photonic-integrated circuits and silicon photonics processes, with a wide range of applications from optical sensing to light detection and ranging and telecommunications.
作者: Kiana Montazeri,Marc Currie,Louisiane Verger,Pouya Dianat,Michel W. Barsoum,Bahram Nabet
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To quantify the optoelectronic characteristics of MXene–GaAs–MXene photodetecting devices and compare them to conventional MSM devices with Ti/Au Schottky contacts.

The MXene–GaAs–MXene photodetectors outperformed conventional Ti/Au-based devices in terms of responsivity, quantum efficiency, and dynamic range, with comparable response speeds. The simple fabrication process offers potential for integration into various photonic applications.

The study acknowledges the importance of stability and durability of MXenes as challenges, with potential oxidation in aqueous colloidal suspensions being a concern.

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