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Small:利用范德华外延p-GaSe/n- MoS2面间PN结提升MoS2 的光探测性能

近年来二维材料PN结已成为基础科学和应用物理学的聚焦点之一,它不仅能结合不同材料的优点,而且能够通过界面处高效地电荷传输调控来实现新的功能。PN结结区的内建电势及层间复合,决定了整流特性及光电性能,这将有效地调节电学性能和光探测性能,因而在微电子和光电子领域,如光电器件、光发射器、隧道二极管和场效应晶体管等,都有巨大的应用前景。到目前为止,范德华外延生长是一种有效地构筑二维材料异质结的方法,相比传统的外延生长技术,它对不同材料间的晶格匹配度要求更低,且界面干净,保证了界面处电荷的高效传输。由于二维P型半导体材料的稀缺,导致仅有少数几种二维材料PN结被合成出来(限制在WSe2/MoS2 和WSe2/WS2 等)。目前大多数二维PN结的构筑只能通过电栅控制、特殊金属接触及化学掺杂等方法获得材料的P型特性,然而,上述方法较为复杂同时也存在稳定性的问题,这在一定程度上限制了二维PN结的研究。

Small:利用范德华外延p-GaSe/n- MoS2面间PN结提升MoS2 的光探测性能

近日,来自华中科技大学材料科学与工程学院的翟天佑教授课题组,通过范德华外延生长的方法合成了p-GaSe/n-MoS2面间PN结,并结合理论计算和实验,对该异质结进行了仔细研究。GaSe的存在有效地减小了MoS2表面O2/H2O的吸附, 且两种材料的界面存在电势差有效地促进了电子空穴的分离,使得少数载流子空穴的寿命很大程度上被抑制,因而实现了MoS2的响应速度近三个数量级的提升。通过化学气相沉积外延生长GaSe/MoS2面间PN结的制备简单,能有效调节材料的光电性能,是目前较为简单的提升硫化钼响应速度的方法之一。这种通过范德华外延生长的PN结来提升响应速度的方法,为增强二维材料光电性能的研究提供了新的思路。

相关论文在线发表在Small (DOI: 10.1002/smll.201702731)上。



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