在这种背景下,半导体所李京波小组设计了基于超薄GaS的红外光探测器,研究了在不同气体环境下该探测器的不同光响应现象,并且基于第一性原理计算结果解释了不同光响应现象产生的原因。GaS作为重要的金属硫化物之一,具有高度各向异性的结构,并且拥有优良的电学、光学和机械性质。课题组设计的探测器对
633nm的红光展现出了高效快速并且稳定的响应,且在NH3环境下光敏性高达64.43
AW-1,同时得到了很高的外部量子效率(12621%)。NH3作为电子给体可以为GaS提供电子,增加了n-型GaS的载流子密度,而O2作为电子受体可以接受来自GaS的电子,从而减少GaS的载流子密度,所以在NH3环境下,该探测器得到比在空气和O2条件下更好的光敏性质。这些实验和理论中的发现说明新型超薄金属硫化物二维半导体材料可以被用于高效的纳米传感器、光探测器、光开关、场效应晶体管、光电子电路等微纳光电器件中。