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Broadband omnidirectional light detection in flexible and hierarchical ZnO/Si heterojunction photodiodes

Nano Research 2017年第1期10卷 22-36页

作者： Seongdong Lim Doo-Seung Um Minjeong Ha Qianpeng Zhang Youngsu Lee Yuanjing Lin Zhiyong Fan Hyunhyub Ko School of Energy and Chemical Engineering Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) Ulsan Metropolitan City 44919 Republic of Korea Department of Electronic and Computer Engineering Hong Kong University of Science and Technology Clear Water Bay Kowloon Hong Kong China

The development of flexible photodetectors has received great attention for future optoelectronic applications including flexible image sensors, biomedical imaging, and smart, wearable systems. Previously omnidirectional photodetectors were only achievable by integration of a hemispherical microlens assembly on multiple photodetectors. Herein, a hierarchical photodiode design of ZnO nanowires （NWs） on honeycomb-structured Si （H-Si） membranes is demonstrated to exhibit excellent omnidirectional light-absorption ability and thus maintain high photocurrents over broad spectral ranges （365 to 1,100 nm） for wide incident angles （0° to 70°）, which enabled broadband omnidirectional light detection in flexible photodetectors. Furthermore, the stress-relieving honeycomb pattern within the photodiode micromembranes provided photodetectors with excellent mechanical flexibility （10% decrease in photocurrent at a bending radius of 3 mm） and durability （minimal change in photocurrent over 10,000 bending cycles）. When employed in semiconductor thin films, the hierarchical NW/honeycomb heterostructure design acts as an efficient platform for various optoelectronic devices requiring mechanical flexibility and broadband omnidirectional light detection.

关键词： flexible photodetector photodiode omnidirectional hierarchicalzinc oxide nanowire

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