2D van der waals heterojunction of organic and inorganic monolayers for high responsivity phototransistors

Zugehörigkeit
Organic Materials and Devices (OMD) Institute of Polymer Material Interdisziplinären Zentrums für Nanostrukturierte Filme (IZNF) Friedrich‐Alexander University of Erlangen‐Nürnberg (FAU) Cauerstr. 3 91058 Erlangen Germany
Zhao, Baolin;
GND
1275747213
ORCID
0000-0001-5707-5765
Zugehörigkeit
Institute of Physical Chemistry and Abbe Center of Photonics Friedrich Schiller University Jena Lessingstr. 10 07743 Jena Germany
Gan, Ziyang;
Zugehörigkeit
Physikalische Chemie 2 Friedrich‐Alexander University of Erlangen‐Nürnberg (FAU) Egerlandstr. 3 91058 Erlangen Germany
Johnson, Manuel;
GND
1275754031
Zugehörigkeit
Institute of Physical Chemistry and Abbe Center of Photonics Friedrich Schiller University Jena Lessingstr. 10 07743 Jena Germany
Najafidehaghani, Emad;
Zugehörigkeit
Organic Materials and Devices (OMD) Institute of Polymer Material Interdisziplinären Zentrums für Nanostrukturierte Filme (IZNF) Friedrich‐Alexander University of Erlangen‐Nürnberg (FAU) Cauerstr. 3 91058 Erlangen Germany
Rejek, Tobias;
GND
1275756379
ORCID
0000-0002-9317-5920
Zugehörigkeit
Institute of Physical Chemistry and Abbe Center of Photonics Friedrich Schiller University Jena Lessingstr. 10 07743 Jena Germany
George, Antony;
Zugehörigkeit
Physikalische Chemie 2 Friedrich‐Alexander University of Erlangen‐Nürnberg (FAU) Egerlandstr. 3 91058 Erlangen Germany
Fink, Rainer H.;
GND
1213543223
Zugehörigkeit
Institute of Physical Chemistry and Abbe Center of Photonics Friedrich Schiller University Jena Lessingstr. 10 07743 Jena Germany
Turchanin, Andrey;
ORCID
0000-0001-5976-0862
Zugehörigkeit
Organic Materials and Devices (OMD) Institute of Polymer Material Interdisziplinären Zentrums für Nanostrukturierte Filme (IZNF) Friedrich‐Alexander University of Erlangen‐Nürnberg (FAU) Cauerstr. 3 91058 Erlangen Germany
Halik, Marcus

Van der Waals (vdW) heterostructures composing of organic molecules with inorganic 2D crystals open the door to fabricate various promising hybrid devices. Here, a fully ordered organic self‐assembled monolayer (SAM) to construct hybrid organic–inorganic vdW heterojunction phototransistors for highly sensitive light detection is used. The heterojunctions, formed by layering MoS 2 monolayer crystals onto organic [12‐(benzo[b]benzo[4,5]thieno[2,3‐d]thiophen‐2‐yl)dodecyl)]phosphonic acid SAM, are characterized by Raman and photoluminescence spectroscopy as well as Kelvin probe force microscopy. Remarkably, this vdW heterojunction transistor exhibits a superior photoresponsivity of 475 A W −1 and enhanced external quantum efficiency of 1.45 × 10 5 %, as well as an extremely low dark photocurrent in the pA range. This work demonstrates that hybridizing SAM with 2D materials can be a promising strategy for fabricating diversified optoelectronic devices with unique properties.

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