P型二硫化钨晶体管在光电探测器中的应用

【P型二硫化钨晶体管在光电探测器中的应用】

P型二硫化钨晶体管在光电探测器中的应用


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近日 , 西安交通大学与澳大利亚国立大学的研究者共同利用氯化钠(NaCl)辅助的气相化学沉积方法成功实现了P型单层二维二硫化钨(WS2)的可控生长 , 并制备了P型二硫化钨晶体管 , 适合应用于光电探测器中 。

P型WS2场效应晶体管的的气液固生长 , 西安交大
光电探测器是用来探测光的装置 , 广泛应用在天文学、光谱学、激光测距和闪烁计数等方面 。 作为光电探测器的重要材料之一 , 半导体质量直接影响光电探测器的探测灵敏度、极低暗电流、高工作温度等指标 。
近年来 , 随着科学技术的不断成熟 , 研究发现基于二维半导体材料的光电晶体管在探测灵敏度、极低暗电流、高工作温度等指标均超越了传统薄膜器件的理论极限 , 因而深受新一代光电探测技术研究者的青睐 。 作为过渡金属硫化物二维半导体材料的代表 , WS2和MoS2(二硫化钼)因具有原子级厚度、优异的载流子迁移率及带隙可调的特性 , 而成为光电晶体管沟道材料的理想候选者之一 。
据中钨在线了解 , WS2和MoS2均是一种具有与石墨烯层状结构相似的N型半导体材料 , 层间以范德瓦尔斯力连接 , 层内以W-S共价键链接 , 由于结构的特殊性 , 也就赋予它们良好的热学、光学、电学和力学等性能 。 然而 , 由于基于二维N型半导体材料的场效应晶体管(FET)难以集成到现有的互补金属氧化物半导体制作工艺(CMOS)中 , 不利于二维材料在光电探测器中的应用 。

WS2
为了解决上述的问题 , 研究者就使用NaCl作为促进剂来实现P型WS2的气-液-固(VLS)可控生长 。 更值得一提的是 , 使用该方法制备出来的P型二硫化钨具有较高的结晶度和量子效率 , 因而更适合制作晶体管应用于光电探测器中 。 该研究工作为实现P型 WS2与互补金属氧化物半导体制作工艺的集成应用提供了新的思路 。
该研究成果已以“Vapor–Liquid–Solid Growth of Morphology-Tailorable WS2toward P-Type Monolayer Field-Effect Transistors”为题发表在国际知名期刊(ACS Applied Materials & Interfaces)上 。

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