近日,安徽大學(xué)物質(zhì)科學(xué)與信息技術(shù)研究院李亮教授課題組在二維材料電子器件領(lǐng)域取得最新研究進(jìn)展,研究成果“Broken-Gap PtS2/WSe2 van der Waals Heterojunction with Ultrahigh Reverse Rectification and Fast Photoresponse”發(fā)表在頂級(jí)期刊《ACS Nano》上,并被選為封面論文。安徽大學(xué)物質(zhì)科學(xué)與信息技術(shù)研究院為論文第一通訊單位,2018級(jí)碩士研究生檀朝陽(yáng)為文章的第一作者,安徽大學(xué)李亮教授、華中科技大學(xué)翟天佑教授、中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院杜海峰教授為共同通訊作者。
近年來,二維半導(dǎo)體材料由于其豐富的層數(shù)依賴的物理性質(zhì)以及在電子器件、光電子器件領(lǐng)域的應(yīng)用前景,受到了科研界廣泛的關(guān)注。裂隙式排布由于異質(zhì)結(jié)間的能帶突變,更易形成電子遂穿,可以用來設(shè)計(jì)高速、低功耗器件。目前文獻(xiàn)報(bào)道的第三類異質(zhì)結(jié)器件大多是以黑磷(BP)或SnSe2作為基礎(chǔ)材料設(shè)計(jì)的,具有不穩(wěn)定性、遷移率和較小的導(dǎo)帶偏移,難以同時(shí)獲得大的整流比和開關(guān)比。
針對(duì)上述問題,該課題組選取高遷移率、高穩(wěn)定性的窄帶隙二維材料PtS2作為有效的載流子選擇性接觸,成功制備了具有雙邊積累區(qū)域設(shè)計(jì)和大能帶偏移的破缺帶隙范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)PtS2/WSe2,室溫的反向超高整流比接近108,電流開關(guān)比超過108。研究還發(fā)現(xiàn),這種隧穿異質(zhì)二極管表現(xiàn)出出色的光電探測(cè)性能,由于超低的暗電流而具有超過105的大光電流開關(guān)比。在自驅(qū)動(dòng)模式下,器件更是表現(xiàn)出1.37 × 1012 Jones的高光電探測(cè)率。此外,由于光誘導(dǎo)隧穿機(jī)制和雙邊積累區(qū)域設(shè)計(jì),大大降低了界面俘獲效應(yīng),使得光電探測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間達(dá)到8 μs。該項(xiàng)成果不僅展示了高性能的破缺帶隙異質(zhì)結(jié)PtS2/WSe2隧穿光電二極管,并進(jìn)一步揭示了隧穿機(jī)制在未來電子器件中的重要運(yùn)用。
文章鏈接: https://doi.org/10.1021/acsnano.0c09593
新聞鏈接:http://www.ahu.edu.cn/2021/0311/c15059a255066/page.htm
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