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18新利登录:《ACS Nano》期刊封面报道我院李亮教授课题组最新研究成果

时间:2021-03-10   浏览:434

近日,我院李亮教授课题组在二维材料电子器件领域取得新研究进展,研究成果Broken-Gap PtS2/WSe2 van der Waals Heterojunction with Ultrahigh Reverse Rectification and Fast Photoresponse发表在顶级期刊ACS Nano上,并被选为封面论文。18新利登录18新利登录为论文第一通讯单位,2018级硕士研究生檀朝阳为文章的第一作者,18新利登录李亮教授、华中科技大学翟天佑教授、中科院合肥物质科学研究院杜海峰教授为共同通讯作者。


近年来,二维半导体材料由于其丰富的层数依赖的物理性质以及在电子器件、光电子器件领域的应用前景,受到了科研界广泛的关注。其表面无悬挂键特点使得二维材料间可无限制任意相互堆垛,形成各种功能范德华异质结器件。通常,半导体异质结有三种能带排布:第一类包裹式、第二类交错式和第三类裂隙式,其中,第三类排布由于异质结间的能带突变,更易形成电子遂穿,因此,可以用来设计高速、低功耗器件。然而,目前文献报道的第三类异质结器件大多是以黑磷(BP)或SnSe2作为基础材料设计的,具有不稳定性或迁移率低等缺点;同时,所报道的异质结具有较小的导带偏移,难以同时获得大的整流比和开关比。

针对上述问题,该工作选取高迁移率、高稳定性的窄带隙二维材料PtS2作为有效的载流子选择性接触,成功制备了具有双边积累区域设计和大能带偏移的破缺带隙范德瓦尔斯异质结PtS2/WSe2,室温的反向超高整流比接近108,电流开关比超过108。研究还发现,这种隧穿异质二极管表现出出色的光电探测性能,由于超低的暗电流而具有超过105的大光电流开关比。在自驱动模式下,器件更是表现出1.37 × 1012 Jones的高光电探测率。此外,由于光诱导隧穿机制和双边积累区域设计,大大降低了界面俘获效应,使得光电探测器的响应时间达到8 μs。该项成果不仅展示了高性能的破缺带隙异质结PtS2/WSe2隧穿光电二极管,并进一步揭示了隧穿机制在未来电子器件中的重要运用。

该工作得到了国家自然科学基金(Nos. 51902001, 21825103、安徽省领军人才团队项目(2019-16)和安徽省自然科学基金(1908085QE17)的支持。

 

文章链接: https://doi.org/10.1021/acsnano.0c09593


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