二维材料层间的二维半导体结

2020-05-19 12:01:49 9

目前,基于原子层厚度的二维材料的电子器件和光电器件,其设计思路主要来自于目前的半导体工业概念和技术。然而,由于二维材料自身的脆弱结构和敏感表面,在二维材料构建的传统半导体结无论是工艺上还是设计上变得非常的复杂。因此,寻找一种新的结,使其能够实现二维材料半导体器件的应用是很有必要的和急迫。


基于此出发点,兰州大学的谢二庆教授和美国Rice University的Pulickel Ajayan教授合作,研究发现二维层状过渡金属硫属化合物(TMDCs)材料不同层间存在一种新型的半导体结,并且这种结能体现出优异的整流特性(Iforward/Ireverseratio of 81)和光伏特性(OCV of 148 mV)。同时,这种结制备简单和来源丰富,通过化学气相沉积能够实现太阳能电池阵列的制备,大大优于目前基于机械堆垛的二维层状p-n结。通过南京航天航空大学的张助华教授理论计算和美国Rice University的Naomi


J.Halas的Scanning photovoltage and photocurrent mapping对机理的进一步分析证实这种结来源于不同层的层间能带带偏(band offset),而这种带偏是一种typeⅡ能带结构。这种结是二维材料与生俱来的性质,其广泛来源和简单工艺也为二维材料在工业化和商业化方面带来巨大的前景。


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