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晶圓級(jí)二維硒化銦的制備與光電特性研究

來(lái)源: X-MOL 2017-07-04 13:48:33

近日，香港理工大學(xué)的郝建華（點(diǎn)擊查看介紹）團(tuán)隊(duì)利用脈沖激光沉積（PLD）技術(shù)，成功制備了晶圓級(jí)、高質(zhì)量的二維層狀硒化銦（InSe）薄膜。同時(shí)，他們基于該薄膜設(shè)計(jì)的光電晶體管實(shí)現(xiàn)了從紫外到近紅外的高靈敏光電探測(cè)。

在后石墨烯時(shí)代，以InSe為代表的III-VI族二維半導(dǎo)體化合物，以可諧調(diào)的能隙、優(yōu)異的電學(xué)及光電特性，在納米電子器件、光催化、光電探測(cè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。最近，石墨烯之父——曼徹斯特大學(xué)的Andre Geim教授研究組在Nature Nanotechnol. 上發(fā)表了在超薄InSe中觀測(cè)到高電子遷移率及量子霍爾效應(yīng)，認(rèn)為InSe將會(huì)成為二維半導(dǎo)體在未來(lái)電子產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中的領(lǐng)跑者。然而受該材料的結(jié)構(gòu)及特殊性質(zhì)的影響，二維InSe樣品到目前為止只能通過(guò)機(jī)械剝離或者溶液剝離的方法制備。這樣得到的樣品尺寸過(guò)小（通常在微米級(jí)），嚴(yán)重制約了這類材料在實(shí)際器件方面的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。

香港理工大學(xué)郝建華教授團(tuán)隊(duì)采用低成本、快速、簡(jiǎn)易的PLD技術(shù)，在二氧化硅襯底上實(shí)現(xiàn)了晶圓級(jí)的二維InSe薄膜。經(jīng)過(guò)表面形貌與結(jié)構(gòu)表征，層狀I(lǐng)nSe膜表現(xiàn)出連續(xù)均勻的表面、高結(jié)晶化以及對(duì)薄膜厚度的精確控制。光學(xué)性能表征顯示InSe薄膜擁有基于層數(shù)的較寬可諧調(diào)能隙（1.26-2.20 eV）。接近1 eV的可調(diào)范圍超過(guò)大部分二維材料領(lǐng)域中的其他材料。此外，基于單層InSe薄膜制成的晶體管體現(xiàn)了Ｎ型半導(dǎo)體特性及高電子遷移率。同時(shí)，在不同波長(zhǎng)的光照下，多層InSe薄膜展示了從紫外到近紅外的寬域光響應(yīng)。光響應(yīng)率可達(dá)27 A/W，超過(guò)同等條件下基于大面積石墨烯或二硫化鉬的光電探測(cè)器。以上研究不僅解決了晶圓級(jí)InSe在器件應(yīng)用中的材料制備問(wèn)題，而且對(duì)未來(lái)高性能光電子器件的開(kāi)發(fā)有重要的指導(dǎo)意義。

相關(guān)成果近期發(fā)表在ACS Nano上，文章的通訊作者為香港理工大學(xué)的郝建華教授，第一作者為香港理工大學(xué)的博士生楊志斌。

該論文作者為：Zhibin Yang, Wenjing Jie, Chun-Hin Mak, Shenghuang Lin, Huihong Lin, Xianfeng Yang, Feng Yan, Shu Ping Lau, and Jianhua Hao

郝建華教授簡(jiǎn)介

郝建華教授，本科、碩士和博士畢業(yè)于華中科技大學(xué)，并先后工作于美國(guó)Penn State University，加拿大University of Guelph和香港大學(xué)。2006年起，郝建華教授加盟香港理工大學(xué)，現(xiàn)任應(yīng)用物理系副主任。目前，郝建華教授已發(fā)表超過(guò)200篇學(xué)術(shù)論文，研究興趣包括金屬離子摻雜發(fā)光材料與器件、功能性薄膜、二維材料、壓電光子學(xué)和納米發(fā)電機(jī)。

材料學(xué)

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