自從石墨烯被發現以來,二維半導體材料,如MoS2, WS2, SnS2等,因為具有獨特的電學、光學、化學等方面的性能而越來越吸引了研究人員的注意。基於這些二維單體材料的排列組合,具有不同能帶結構的二維範德華異質結逐漸成為了當前的研究熱點。理論和實驗都表明,半導體異質結的帶階在其應用方面扮演很重要的角色,具有Ⅱ型能帶的異質結能導致電荷空穴分離,從而在光電領域有很好的應用。同時,由兩種有晶格失配的單層材料形成的二維範德華異質結中,由於內部的耦合作用,亞晶格的對稱性會被破壞,會形成周期性的莫爾圖案,這將可能觀察到獨特的物理現象,如量子自旋霍爾效應等。
最近,中國科學院半導體研究所李京波研究員和魏鐘鳴研究員領導的團隊,採用直接化學氣相沉積法成功獲得了高質量、大尺寸、高產率的二維雙層SnS2/MoS2異質結。理論上,這種異質結具有很大的帶階及很高的失配度(15%)。光學測試表明,異質結區域具有明顯的PL淬滅,這是由這種獨特的Ⅱ型能帶導致的。由於具有高的失配度,這種異質結的高分辨透射電鏡圖片顯示具有明顯的莫爾圖案(Moiré patterns)。場效應測試表明,這種異質結有很高的遷移率(27.6 cm2 V−1 s−1),高的光響應度(1.36 A/W),同時還具有明顯光伏效應。這種異質結有望在未來的光電領域有重要的應用。相關論文近期在線發表在Advanced Electronic Materials(DOI: 10.1002/aelm.201600298)上。
點擊 閱讀原文 查看文章