利用範德華外延p-GaSe/n- MoS2面間PN結提升MoS2 的光探測性能

2021-02-08 MaterialsViews

近年來二維材料PN結已成為基礎科學和應用物理學的聚焦點之一，它不僅能結合不同材料的優點，而且能夠通過界面處高效地電荷傳輸調控來實現新的功能。PN結結區的內建電勢及層間複合，決定了整流特性及光電性能，這將有效地調節電學性能和光探測性能，因而在微電子和光電子領域，如光電器件、光發射器、隧道二極體和場效應電晶體等，都有巨大的應用前景。到目前為止，範德華外延生長是一種有效地構築二維材料異質結的方法，相比傳統的外延生長技術，它對不同材料間的晶格匹配度要求更低，且界面乾淨，保證了界面處電荷的高效傳輸。由於二維P型半導體材料的稀缺，導致僅有少數幾種二維材料PN結被合成出來（限制在WSe2/MoS2 和WSe2/WS2 等）。目前大多數二維PN結的構築只能通過電柵控制、特殊金屬接觸及化學摻雜等方法獲得材料的P型特性，然而，上述方法較為複雜同時也存在穩定性的問題，這在一定程度上限制了二維PN結的研究。

近日，來自華中科技大學材料科學與工程學院的翟天佑教授課題組，通過範德華外延生長的方法合成了p-GaSe/n-MoS2面間PN結，並結合理論計算和實驗，對該異質結進行了仔細研究。GaSe的存在有效地減小了MoS2表面O2/H2O的吸附, 且兩種材料的界面存在電勢差有效地促進了電子空穴的分離，使得少數載流子空穴的壽命很大程度上被抑制，因而實現了MoS2的響應速度近三個數量級的提升。通過化學氣相沉積外延生長GaSe/MoS2面間PN結的製備簡單，能有效調節材料的光電性能，是目前較為簡單的提升硫化鉬響應速度的方法之一。這種通過範德華外延生長的PN結來提升響應速度的方法，為增強二維材料光電性能的研究提供了新的思路。

相關論文在線發表在Small (DOI: 10.1002/smll.201702731)上。

柔性光探測——氣相沉積高性能復相無機鈣鈦礦柔性光電探測器

硫化銦（In2S3）——具有寬譜響應光電探測性能的新型二維材料

基於CH3NH3PbI3/ZnO納米線複合結構的高性能光電探測器

基於碳布的高性能柔性、寬波段響應鈣鈦礦光電探測器

馭光而來 ——基於二硒化錫原子層的高性能光電探測器

（點擊以上標題可以閱讀原文）

MaterialsViewsChina

官方微信平臺

聚焦材料新鮮資訊

材料大牛VS新秀訪談
MVC論文排行榜每月新鮮出爐
熱愛科研的你還在等什麼，快加入我們一起微互動吧！！！

微信號：materialsviews

微博：materialsviews中國

歡迎個人轉發和分享，刊物或媒體如需要轉載，請聯繫：

materialsviewschina@wiley.com

關注材料科學前沿，請長按識別二維碼


點擊左下角「閱讀原文」，閱讀Small 原文

相關焦點

  • 中鎢優品|WO3外延薄膜
    WO3外延薄膜被認為是極具潛力的氣敏材料，因為它具有比表面積大、熱穩定性好等優點，而且，其晶相、外露晶面及縱向晶粒尺寸可精確控制。
  • 董明東/王澤高：利用範德華接觸屏蔽單層MoS2費米能級釘扎效應
    ，特別是在二維半導體上，展現了優異的電學性能。但硫化鉬具有很大的範德華平面，在器件製備過程中極易產生各種缺陷。另外，電極材料和MoS之間的功函失配也會引起高接觸勢壘，包括肖特基勢壘和隧道勢壘，增加接觸電阻並抑制其器件性能。即使人們探索出一維的範德華邊緣接觸具有優異的電子特性，但是複雜的製備工藝仍限制其實際應用。在二維半導體器件中構建良好的範德華接觸，無疑是一項更艱巨的挑戰。
  • 《Adv Mater》鐵電極化定義的p-n同質結
    近日，來子南京大學和中國科學院上海技術物理研究所一項共同研究表明，利用反方向極化的非揮發性鐵電場，證明了在雙極性碲化鉬(MoTe2)中有效的載流子調製可以在疇壁形成p-n同質結。相關論文以題為「MoTe2p–n Homojunctions Defined by FerroelectricPolarization」於2月27日發表在「Advanced Materials」上。
  • 董明東/王澤高:利用範德華接觸屏蔽單層MoS2費米能級釘扎效應
    ，特別是在二維半導體上，展現了優異的電學性能。但硫化鉬具有很大的範德華平面，在器件製備過程中極易產生各種缺陷。另外，電極材料和MoS2之間的功函失配也會引起高接觸勢壘，包括肖特基勢壘和隧道勢壘，增加接觸電阻並抑制其器件性能。即使人們探索出一維的範德華邊緣接觸具有優異的電子特性，但是複雜的製備工藝仍限制其實際應用。在二維半導體器件中構建良好的範德華接觸，無疑是一項更艱巨的挑戰。
  • 如何提升高功率GaN藍光雷射器的性能？
    但在提升藍光雷射器的性能方面卻面臨著瓶頸。，且GaN材料中p型雜質的濃度很高，光吸收損耗大。>(a)960 ℃ ;(b)950 ℃ ;(c)940 ℃不同p-AlGaN限制層生長溫度下，藍光雷射器外延片的螢光發光圖如圖2所示。
  • 三極體和MOS管有啥區別?
    2、成本問題：三極體便宜，mos管貴。3、功耗問題：三極體損耗大。4、驅動能力：mos管常用來電源開關，以及大電流地方開關電路。三極體比較便宜，用起來方便，常用在數字電路開關控制。MOS管用於高頻高速電路，大電流場合，以及對基極或漏極控制電流比較敏感的地方。
  • 三極體比MOS管開關功能略勝一籌?
    2、成本問題：三極體便宜，mos管貴。3、功耗問題：三極體損耗大。4、驅動能力：mos管常用來電源開關，以及大電流地方開關電路。實際上就是三極體比較便宜，用起來方便，常用在數字電路開關控制。要真正理解得了解雙極電晶體和mos電晶體的工作方式才能明白。
  • 三極體和MOS管具體有哪些區別?
    雙極型管是電流控制器件（通過基極較小的電流控制較大的集電極電流），MOS管是電壓控制器件（通過柵極電壓控制源漏間導通電阻）。MOS管(場效應管)的導通壓降下，導通電阻小，柵極驅動不需要電流，損耗小，驅動電路簡單，自帶保護二極體，熱阻特性好，適合大功率並聯，缺點開關速度不高，比較昂貴。
  • 釐米級疊層MoS2的精準轉角調控
    由於二維材料層間弱的範德華力相互作用，可以按需將任意的二維材料堆疊在一起，組合成範德華雙層及多層人工材料，從而實現對其物理性能的調製。利用轉角自由度調控，會在人工疊層材料中引發多種有趣的物理行為，例如非常規超導電性、摩爾激子、隧穿電導、非線性光學以及結構超潤滑等。由此，也開啟了轉角電子學的時代。
  • 進展 | 釐米級疊層MoS2的精準轉角調控
    由於二維材料層間弱的範德華力相互作用，可以按需將任意的二維材料堆疊在一起，組合成範德華雙層及多層人工材料，從而實現對其物理性能的調製。利用轉角自由度調控，會在人工疊層材料中引發多種有趣的物理行為，例如非常規超導電性、摩爾激子、隧穿電導、非線性光學以及結構超潤滑等。由此，也開啟了轉角電子學的時代。
  • 關於pn結反向偏置電流小的個人理解
    pn結是p(加了三價元素)，n(加了五價元素)，當結合成pn結時，因為p，n之間的粒子濃度不同，下面一起來學習一下：本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201702/344247.htm　　pn結是
  • 利用石墨烯實現靈敏快速中紅外光電探測的新思路
    由於受熱載流子冷卻長度（0.5-1 μm）的限制，石墨烯pn結的光敏面積較小，這進一步加劇了這種情況。這些限制可以通過激發HPPs並將其聚焦在光活性區域，然後將其吸收到石墨烯中來克服。然而，對於中紅外光探測，對HPPs的有效利用仍未探索。成果介紹有鑑於此，近日，西班牙巴塞隆納科學技術學院Frank H. L.
  • 光電探測器的性能參數及應用
    量子效率是從光的量子特性出發來定義靈敏度，表示單位時間內流出探測器件的電子流與入射光子流之比。 　 　　2、噪聲等效功率 （NEP） 　　NEP定義為：探測信噪比S/N＝1時（信噪比是指信號的峰峰值和噪聲的有效值之比），入射到探測器上的信號光功率。它表示探測器的噪聲電平和探測器對微弱光信號的探測能力。
  • AM:一分為二,馭光而為——基於局部化學改性的高性能p-n結光電探測器
    光電探測器作為光電信號轉換的關鍵器件在光通訊、生物檢測、航天航空等領域具有巨大應用潛力，得到科學研究與工業領域的廣泛關注。其中，對低功耗、小尺寸和柔韌可穿戴的新一代光電探測器的需求推動了新型光電材料的迅猛發展。
  • 太陽能電池工作原理:是利用光生伏打效應的特性的半導體器件
    所謂光生伏特效應就是當物體受到光照時，物體內的電荷分布狀態發生變化而產生電動勢和電流的一種效應。當太陽光或其他光照射半導體的PN結時，就會在PN結的兩邊出現電壓，叫做光生電壓。當光照射到pn結上時，產生電子--空穴對，在半導體內部P-N結附近生成的載流子沒有被複合而到達空間電荷區，受內部電場的吸引，電子流入n區，空穴流入p區，結果使n區儲存了過剩的電子，p區有過剩的空穴。
  • 靜電為什麼能擊穿MOS管?
    現在的mos管沒有那麼容易被擊穿，尤其是是大功率的vmos,主要是不少都有二極體保護。vmos柵極電容大，感應不出高壓。若是碰上3DO型的mos管冬天不帶防靜電環試試，基本上摸一個掛一個。與乾燥的北方不同，南方潮溼不易產生靜電。還有就是現在大多數CMOS器件內部已經增加了IO口保護。但用手直接接觸CMOS器件管腳不是好習慣。至少使管腳可焊性變差。
  • 乾貨|靜電為什麼能擊穿MOS管?
    現在的mos管沒有那麼容易被擊穿，尤其是是大功率的vmos,主要是不少都有二極體保護。vmos柵極電容大，感應不出高壓。若是碰上3DO型的mos管冬天不帶防靜電環試試，基本上摸一個掛一個。 與乾燥的北方不同，南方潮溼不易產生靜電。還有就是現在大多數CMOS器件內部已經增加了IO口保護。