化工儀器網手機版
移動端訪問更便捷金屬所鉬基雙異質結光電探測器研究取得進展
2021年07月06日 09:29:02
來源:化工儀器網 點擊量:7249

中國科學院金屬研究所與國內多家單位的科研團隊合作,提出了一種提高光增益的新方法,選擇合適溝道和電極材料進行能帶匹配,使其在光照下晶體管源、漏端的勢壘降低并形成正反饋,從而獲得超高靈敏度的二維材料光電探測器。
【化工儀器網 項目成果】二維半導體材料具有原子級厚度及獨特的能帶結構,在光電器件應用領域展現出優勢。然而,二維材料通常光吸收較弱,且在光電轉換過程中,一個入射光子只能激發一個電子-空穴對,導致器件的光探測能力不高。一般來說,提高光增益有雪崩和光柵兩種方式:雪崩機制對材料能帶的匹配要求苛刻,且需在高偏置電壓下工作;而光柵機制由于電荷弛豫效應,導致光電響應速度顯著降低。
中國科學院金屬研究所與國內多家單位的科研團隊合作,提出了一種提高光增益的新方法,選擇合適溝道和電極材料進行能帶匹配,使其在光照下晶體管源、漏端的勢壘降低并形成正反饋,從而獲得超高靈敏度的二維材料光電探測器。7月2日,相關研究成果以《一種超靈敏的鉬基雙異質結光電晶體管》(An ultrasensitive molybdenum-based double-heterojunction phototransistor)為題,在線發表在《自然-通訊》(Nature Communications)上。
研究團隊使用二維二硫化鉬作為溝道材料、氧化鉬(α-MoO3-x)為電極材料,在晶體管源端和漏端形成了二硫化鉬/氧化鉬雙異質結,構筑光電晶體管。該晶體管展現出超高響應度(>105 A/W)、超高外量子效率(>107 %)、在二維材料光電探測器中最高的探測度(9.8×1016 Jones)和超快光電響應速度(約100 μs)等優異的光電特性。
研究構筑不同種類源漏電極的光電晶體管,氧化鉬為電極的器件光響應是鈦/金(Ti/Au)電極器件的3-4個數量級。結合對材料能帶結構的光學表征和理論計算,科研人員還提出了雙異質結光致勢壘降低機制的器件工作原理,即在暗態下氧化鉬/二硫化鉬異質結形成大的肖特基勢壘,源端電子無法注入溝道中,實現了超低暗電流和噪聲。在光照條件下,電子-空穴對在源端耗盡區生成,隨后在內建電場驅動下高效分離,載流子的濃度變化導致源端電子勢壘的降低,實現了電子注入和光增益;注入的電子又可降低漏端電子勢壘,增大光電流;而這進一步增強源極內建電場,實現了雙異質結間的正反饋效應,獲得了超高響應度和探測度。同時,由于不使用陷阱束縛電荷,器件還具有高響應速度。該研究提出了一種具有普適性意義的提高光電探測器增益的方法,可推廣至其他二維材料體系,為未來構建超靈敏光電探測器開辟了新思路。
研究工作得到了國家自然科學基金、中科院、遼寧省興遼英才計劃、沈陽材料科學國家研究中心等的支持。
相關閱讀 Related Reading
查看更多+-
2025年中國網絡文明大會6月10日在安徽合肥開幕,大會上舉行了2025年全民數字素養與技能提升月啟動儀式。2025-06-10 15:03:52
-
自5月7日起至6月7日,包含銀行間和交易所在內,全市場147家機構累計發行科技創新債券超3748億元,其中,銀行間市場發行金額達2...2025-06-10 14:45:42
-
2025年度國家生態質量綜合監測站能力建設(國家生態質量綜合站儀器設備)的預算為137.7萬元,項目編號為GPCGD251115H...2025-06-10 11:53:58
-
山東省濱州市檢驗檢測中心2025年檢驗檢測儀器設備的預算金額為251萬元,濱州市公共資源交易中心項目編號為BZGP-2025-01...2025-06-10 11:25:52
-
為進一步做好重大類型項目的立項和資助工作,持續強化面向國家重大需求和世界科學前沿的科學問題凝練機制,不斷完善重大類型項目的立項機制...2025-06-10 10:19:02
-
6月9日,工業和信息化部辦公廳組織開展國家重點研發計劃高新技術成果產業化試點工作。旨在強化高新技術對產業的支撐引領作用,進一步推動...2025-06-10 09:30:40
版權與免責聲明
- ①凡本網注明“來源:化工儀器網”的所有作品,均為浙江興旺寶明通網絡有限公司-化工儀器網合法擁有版權或有權使用的作品,未經本網授權不得轉載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經本網授權使用作品的,應在授權范圍內使用,并注明“來源:化工儀器網”。違反上述聲明者,本網將追究其相關法律責任。
- ②本網轉載并注明自其他來源(非化工儀器網)的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責,不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時,必須保留本網注明的作品第一來源,并自負版權等法律責任。
- ③如涉及作品內容、版權等問題,請在作品發表之日起一周內與本網聯系,否則視為放棄相關權利。