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    新聞公告
    當前位置:365asia官网  新聞公告  科研動態
    新穎結構二維層狀半導體材料可控生長及光探測器取得研究進展
    發布人:王亞明  發布時間:2018-01-24   瀏覽次數:244


    二維材料的快速發展,尤其是具有特殊光學和電學性質的類石墨烯二維層狀化合物家族365asia官网,例如MoS2365asia官网、SnS2、MoSe2WSe2等,開辟了嶄新的電子和光電子器件道路365asia官网,提供了新穎的平臺能夠用于研究其特殊的物理化學特性365asia官网,當二維薄層的厚度降低到單層時,它們的帶隙結構能夠從間接帶隙轉變為直接帶隙,具有較強的自旋耦合作用,能夠產生特殊的自旋和能谷物理特性365asia官网。光探測器在醫療分析、光電通訊、天文學、安全設備、環境監測和攝影術等領域至關重要365asia官网,它能夠將入射的光信號轉變為電信號365asia官网,在實際應用中365asia官网,光探測器的重要指標參數包括靈敏度、響應和恢復速度、光譜選擇性、穩定性和信噪比等等。在光探測器領域,許多具有新穎形貌的多種納米材料已經被探索365asia官网,用于改善光探測器的重要指標參數,例如具有雙蛋黃結構的空心球形結構365asia官网、納米網和納米碗陣列,特殊的結構能夠提供更多的光有效路徑365asia官网,通過多重的光反射和折射作用提高光捕獲效率365asia官网。二維層狀納米材料的快速發展加速了其在形貌工程技術方面的研究和探索,目前具有新穎結構和渴望性質的二維層狀化合物功能納米材料的制備和研究仍是一個非常巨大的挑戰。然而,到目前為止365asia官网,具有特殊新穎結構形貌的高效二維層狀半導體材料在光探測器領域的相關報道較少。

    我所胡平安教授領導的研究小組,受國家自然科學基金資助365asia官网,在二維層狀半導體材料光探測器領域取得了重要進展。首次報道了可控制備具有新穎結構形貌規則排列的單層MoSe2空心球陣列、獨立式垂直SnS2納米片陣列和GaTe-InSe垂直二維p-n異質結等多種具有特殊結構的功能材料,并展示了出色的光探測器性能。



    1 單層MoSe2空心球陣列器件示意圖、基本表征及光探測器性能


    單層MoSe2空心球陣列光探測器性能研究365asia官网。MoSe2空心球功能材料展示了規則排列的單層球陣列365asia官网,并呈現了清晰的空心結構,該單層MoSe2空心球陣列展示了優異的光探測器性能365asia官网365asia官网,具有出色的光響應值(8.9 A W-1),快速的響應恢復速度和較高的穩定性365asia官网,并且在相同條件下其光響應值約為MoSe2膜的10倍365asia官网,通過該文章中的技術路線還制備獲得了單層MoS2空心球陣列,說明這種技術路線具有非常好的普適性365asia官网365asia官网,也可用于制備其他類似過渡金屬二硫屬化合物功能材料,該結果發表在Advanced Functional Materials. 2018, 1705153.DOI: 10.1002/adfm.201705153 (影響因子12.124,中科院分區為1)。


    2 獨立式垂直SnS2納米片陣列基本表征及非平面垂直光探測器性能


    獨立式垂直SnS2納米片的非平面垂直光探測器性能研究。文獻報道的光探測器都是基于平片內生長的納米薄膜材料平面光探測器365asia官网,盡管它有超薄柔性的特點365asia官网,但正因為超薄所以容易導致材料與金屬電極之間會有漏電流及接觸不良,并受基底影響嚴重,引起摻雜和散射,吸光能力有限365asia官网,為了克服這一不足365asia官网,開發了一種獨立式垂直結構的SnS2納米片構筑的三維光探測器365asia官网,為獲得高光電性能材料與器件構筑提供了新的思路和范例,該結果發表在Nanoscale. 2017, 9, 9167. DOI: 10.1039/c7nr03646a (影響因子7.367,中科院分區為1)。

    3 GaTe-InSe垂直二維p-n異質結器件示意圖、光學圖及光探測器性能


    GaTe-InSe垂直二維p-n異質結自驅動光探測器性能研究365asia官网。通過PDMS協助轉移技術成功構筑了GaTe-InSe垂直p-n異質結,該p-n結展示了明顯的整流效應并可通過柵極電壓進行調控,整流因子高達1000。在405 nm激發波長下,自驅動光探測器的光響應值高達13.8 mA W-1,能量轉化效率達4.2%,并具有良好的穩定性和快速的光響應速度,該結果已被接收在2D Materials. 12 January 2018, Accepted (影響因子6.937,中科院分區為1)。


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