二维WSe2 场效应晶体管光电性能
2021-03-05夏风梁石凯熙赵东旭王云鹏李金华
发光学报 2021年2期
夏风梁, 石凯熙, 赵东旭, 王云鹏, 范 翊, 李金华*
(1. 长春理工大学 理学院, 吉林 长春 130022;2. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室, 吉林 长春 130033)
1 引 言
光电探测器在军事和国民经济的各个领域具有广泛应用,主要用于射线测量、光度计量等。作为沟道材料,过渡金属硫族化合物(TMDs)由于在电子学、光子学中的潜在应用,引起了学者们极大的研究兴趣。TMDs 材料具有天然带隙(1~2 eV),并且当TMDs材料从体材料厚度减少至原子层级厚度时,由于层与层之间的耦合作用和量子限域效应其带隙宽度会逐渐变大[1],从而改变光谱探测范围。
对于无机半导体材料来说,p型掺杂一直是研究的瓶颈,在实际应用中存在很多难题[2]。而二硒化钨(WSe2)是一种间接带隙约为1.2 eV的半导体材料,与大多数半导体材料不同,WSe2可以实现双极性输运,即电子主导和空穴主导的两种输运行为[3]。WSe2不仅具有高迁移率、高开关比的优异性能,可以应用于p型场效应晶体管;而且它还具有优越的光学特性使其成为光电应用的候选材料[4],其光电探测器的光响应度在可见光范围内为10-1~105A/ W,响应时间从毫秒到秒[5]。传统WSe2场效应晶体管的常规制备方法是将金属电极材料蒸镀在二维材料表面,然后通过电子束光刻将电极材料刻成固定形状电极。受材料表面特性、电子束光刻深度等器件制备工艺的影响,很难同时实现器件的高响应度及快速的响应速度。例如,WSe2场效应晶体管当响应度较高时,响应时间却很长;……
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