InfoMat:基于Bi2O2Se /石墨烯范德华异质结的光电及短沟道器件
录入日期:2019-9-2
内容

  传统异质结是高性能半导体电子器件的核心结构,是现代集成电路技术的基础。构筑具有低缺陷密度界面的异质结结构是未来发展基于石墨烯的集成电路和光电探测技术的关键。对于利用外延生长构筑的传统异质结,由于需满足材料界面晶格匹配,使得构筑传统异质结结构材料选择受到极大的限制。然而,得益于自身层状结构及层间范德华相互作用,二维材料异质结界面的晶格匹配可以忽略,很容易通过传统的转移技术获得具有低缺陷密度界面的异质结结构。故而,不同二维材料可以像乐高积木一样以多种方式相互组合构筑异质结结构,为器件应用和界面物性研究提供了一个绝佳的材料体系。

 

 


  最近,北京大学化学与分子工程学院彭海琳课题组通过直接转移法实现了高迁移率二维半导体Bi2O2Se和石墨烯的范德华异质结结构的构筑,并将这类异质结应用到的短沟道场效应晶体管和红外探测器中。研究人员通过高分子辅助转移方法将石墨烯转移到二维Bi2O2Se上,然后刻蚀掉Bi2O2Se表面的石墨烯,显露出Bi2O2Se沟道。覆盖在Bi2O2Se沟道两侧的石墨烯保持了很好的单晶特性和与Bi2O2Se的良好接触。在短沟道场效应晶体管的应用中,基于Bi2O2Se和石墨烯的范德华异质结,50纳米栅长的场效应晶体管很好地被构建出来并显示出了很好的n型晶体管的特性与栅控能力。而在光电器件方面,形成于接触界面的Bi2O2Se和石墨烯的范德华异质结具有很低的能垒,这一特点使得光生载流子能被高效地注入到两端的电极,实现了对红外波段的激光很好的响应。由此,基于Bi2O2Se和石墨烯的范德华异质结显示其在半导体器件应用的良好前景。
  该研究成果以“Exploitation of Bi2O2Se /graphene van der Waals heterojunction for creating efficient photodetectors and short‐channel field‐effect transistors”为题发表于2019年8月11日的InfoMat上(DOI: 10.1002/inf2.12025)。该工作得到了来自国家自然科学基金委等项目的资助。
  文章来源:MaterialsViews


 
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