半導體所文章:大尺寸SnS2/MoS2垂直雙層異質結的直接合成

2021-02-24 中科院半導體所圖書館

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

相關焦點

  • 湖南大學段曦東教授在Nature發表研究成果:二維異質結構陣列的通用...
    要實現二原子晶體在工業應用中的集成化和功能化,大規模的異質結陣列化是一種非常可行的方案。然而如何大幅提高二維原子晶體範德瓦爾斯異質結構的產量、實現異質結陣列化一直是阻礙其發展的主要困難之一。目前,製備二維範德瓦爾斯異質結構的主要方法依然是微機械剝離,這是一種無法有效提高產量的合成手段,更加難以實現面向集成電路的陣列化。
  • 物理所等轉角二硫化鉬石墨烯異質結的垂直電導研究獲進展
    其中,二維材料異質結的堆疊轉角調控作為一種重要手段,引起了二維材料研究領域的廣泛關注。目前已經報導了有許多有趣的異質結堆疊轉角調控現象,例如零轉角石墨烯/六方氮化硼異質結的量子輸運性質、轉角控制下的石墨烯/六方氮化硼/石墨烯異質結共振隧穿、轉角二硒化鉬/二硒化鎢層間激子形成、以及小轉角(魔角)雙層石墨烯中的莫特絕緣體轉變和超導現象等。因此研究堆疊轉角對二維材料異質結性質的影響具有重大意義。
  • 【材料】大面積高質量MoS2/graphene垂直異質結的人工構築
    儘管如此,基於上述二維層狀材料異質結的人工構築:無論通過上下層之間的範德華力作用而形成的垂直異質結,還是通過CVD等技術手段經過層狀材料的平面外延而獲得的平面異質結,仍處於一個萌芽狀態(Adv. Funct. Mater., 2017, 1603884)。相比平面異質結界面處的線狀縫合,垂直異質結中的面面接觸更有利於應用器件的設計與實現。
  • GaN襯底調控增強MoS2室溫谷極化率
    單層二維半導體過渡金屬硫族化合物,如二硫化鉬(MoS2),由於反演中心對稱性破缺以及強的自旋-軌道耦合,在能帶結構中存在非等價的極值點(K和K¢
  • 上海科大最新《Nature》首次製備二維滷化物鈣鈦礦橫向外延異質結
    本文將深入解讀材料領域的這篇Nature文章,該工作首次利用液相外延法製備二維滷化物鈣鈦礦橫向異質結。基於氧化物鈣鈦礦和III-V,II-VI和過渡金屬硫化物半導體的外延異質結構形成了現代電子學和光電子學的基礎。
  • MoS2/WS2不同形式(垂直和平面)異質結形成的原因是什麼?
    Mater.上的關於MoS2和WS2異質結生長的文章,正所謂萬事究其理是科研中最精彩的部分。作者在文章中分享了不同實驗條件下兩種單層TMD材料是如何形成不同形式(垂直和平面)的異質結的原因。暫且不管這些原因是不是實驗真實的情況,但至少這些理論給了我們一些啟示。     文獻信息:Yongji Gong et al.
  • Infomat:2D金屬-半導體橫向異質結的面內外延生長
    儘管大多數研究集中在組分之間具有高度相似晶格結構的半導體-半導體橫向異質結中,但由於更獨特的晶格結構或化學性質,金屬-半導體橫向異質結的合成研究較少,並且通常更具挑戰性。有鑑於此,近日,湖南大學段曦東教授團隊報導了四方CoSe和六方WSe2之間高質量金屬-半導體橫向異質結的氣相外延生長方法。2D CoSe可以在預生長的WSe2納米片的邊緣選擇性地成核,形成CoSe-WSe2金屬-半導體橫向異質結。
  • 西安交大在範德瓦耳斯分子異質結方面取得重要進展
    利用外延生長薄層材料在傳統半導體產業中廣泛地應用於製造電子和光電子器件,且能應用在範德瓦爾斯異質結、金屬有機骨架材料、有機半導體以及膠體組裝等新的領域。範德瓦爾斯異質是由一種二維材料生長在另一種二維材料上所形成的材料,比如層狀過渡金屬硫化物的層疊(MoS2,WS2等)。多層高質量二維材料的層疊,會導致中間存在較大的晶格失配。對於這種二維材料,常常是以強烈的原子間的成鍵來保持穩定狀態,而非常弱的範德瓦耳斯力則在這個生長過程作用較小。
  • 站定210 搶道異質結——東方日升的「終極一戰」
    結合當下「大尺寸」、「異質結」、「BIPV」三大領域的風起雲湧,或許更能理解東方日升副總裁黃強博士所描述的產業變革。未來之戰號角響起,光伏企業避無可避。210向下兼容180,面向終端客戶的最優解多年來,光伏矽片尺寸一直在跟隨半導體行業晶圓尺寸發展的步伐,與之不同的是,半導體矽片自2005年應用12英寸直徑後,已經維持了15年的穩定,12英寸大矽片(對應方片210mm)已成為半導體行業的標準尺寸,而光伏矽片的大尺寸之爭卻在不斷升級。
  • 半導體所研製出高效平面異質結鈣鈦礦太陽能電池
    近年來,人們發現有機/無機雜化的鈣鈦礦材料具有幾微米甚至長達上百微米載流子擴散長度,遠高於傳統的有機半導體幾十納米的擴散長度。鑑於鈣鈦礦自身優異的電荷傳輸能力,可完全不需要藉助高溫燒結TiO2介孔層來輔助電子傳輸,製備簡單平面異質結鈣鈦礦太陽能電池。平面結構鈣鈦礦電池具有製備工藝簡單、低溫製備且與柔性器件製備工藝兼容等優勢。
  • npj: MoS2-範德華異質結—催化析氫新高度
    2019-04-04 11:09:17 來源: 知社學術圈 舉報   為將來基於範德華異質結的析氫反應研究和開發提供新的思路
  • :具有不同邏輯光電流的光調製垂直異質結光電電晶體
    成果介紹石墨烯異質結中有趣的載流子動力學激發了對調製光電功能以實現高性能光電探測器的濃厚興趣
  • 科學家首次成功製備新型半導體異質結材料—新聞—科學網
    上海科技大學物質科學與技術學院教授於奕課題組與美國普渡大學研究團隊合作,在新型半導體異質結研究中取得重要進展,首次成功製備並表徵了二維滷化物鈣鈦礦橫向外延異質結
  • 研究首次證明可在二維垂直異質結中實現彈道雪崩
    但南京大學電子科學與工程學院教授王肖沐/施毅課題組與該校物理學院教授繆峰課題組密切合作,讓兩者「邂逅」,首次在二維材料垂直異質結中提出和實現一種新型PN結擊穿機制:彈道雪崩。  基於傳統雪崩反向擊穿機制的光電探測器是實現單光子探測的重要手段,目前已成為通信網絡、光譜技術以及量子通訊等應用中的核心部件。
  • 準晶雙層石墨烯研究工作簡單的介紹
    通過將不同的二維材料進行堆疊形成範德瓦爾斯異質結,可以進一步調控這些二維材料的性質,實現單個材料所不具有的新性質。雙層石墨烯可以看作是最簡單的範德瓦爾斯「異質」結,通過兩層石墨烯層間的扭轉角度,可以實現能帶調控及新奇的物理性質。
  • 中國半導體十大研究進展候選推薦(2020-034)———高耐壓NiO/Ga2O3 雙極性異質結功率二極體
    ——高耐壓NiO/Ga2O3 雙極性異質結功率二極體氧化鎵(Ga2O3)在功率電子器件應用方面具有碳化矽(SiC)、氮化鎵(GaN)等寬禁帶半導體不可比擬的優越特性,成為近年來新型功率半導體材料與器件領域的研究熱點。
  • Angew:多殼層SnS2/SnO2空心異質結高效光還原CO2
    SnS2-SnO2非均相空心多殼結構(HoMSs)的合成路線。 圖2.不同殼層SnS2/SnO2樣品的表徵與結構模擬。 SnS2/SnO2異質結構HoMS是通過水熱將部分SnO2HoMS 硫化而合成,複合物的比例可以通過控制反應時間來調節(圖1)。硫化後,單個空心球、雙殼、三殼和四殼SnS2/SnO2異質HoMS仍保持相似的形態(圖2a-d)。
  • g-C3N4光催化劑的摻雜改性、形貌結構調控、分子結構優化及異質結...
    Ma等採用水熱合成製得大比表面積的P和O共摻雜g-C3N4,引入P和O限制了晶粒的生長,降低了帶隙(從2.68 eV變為2.51 eV),增加了光生電子空穴的分離效率,可見光下光催化降解羅丹明B的活性提高了27倍,認為O摻雜不僅提高了對反應物的吸附能力,而且可捕獲光生電子產生氧化降解羅丹明B的空穴。
  • 異質結電池設備國產化進展加速 五股掘良機
    2、HJT產線投資成本下降至4.5億元/GW。近年邁為股份研製了大產能CVD、PVD,實現了HJT整線設備國產化,打通了整線工藝,降低了HJT產能的CAPEX。過去2年,邁為股份HJT設備產能提升了3倍,GW級設備投資成本下降了50%,推動HJT產線設備投資額進入4.5億元/GW左右的新階段。3、邁為股份發布HJT 2.0異質結電池設備平臺,光伏異質結髮展有望加速。
  • 光伏產業正在經歷的新一輪變化 2021是異質結關鍵之年
    2019年,正在主抓異質結研發工作的黃強看到210技術橫空出世,意識到產業機遇不容錯過。在他的建議下,東方日升大力加碼210技術,成為推動大尺寸發展的領軍企業之一。現在大尺寸的前景非常明確的情況下,黃強又將重心放回了異質結上,並著力推動「210+異質結」這樣的融合,為產業邁入下一階段做好準備。