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華科大吳燕慶教授團(tuán)隊(duì)在新型二維半導(dǎo)體器件研究上獲進(jìn)展

發(fā)布時(shí)間：2016-03-16來源：本站 瀏覽量：3078

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               3月10日，《先進(jìn)材料》（Advanced Materials，影響因子17.493，DOI:10.1002/adma.201506352）在線刊發(fā)了華中科技大學(xué)脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心“青年千人”吳燕慶教授團(tuán)隊(duì)題為“寬頻譜與高光電響應(yīng)度的黑磷光電探測(cè)器”（Broadband Black-Phosphorus Photodetectors with High Responsivity）的論文。

　   黑磷（Black Phosphorus）是一種近年來被發(fā)現(xiàn)的二維半導(dǎo)體材料，這種材料具有較窄的直接帶隙和很高的載流子遷移率，因而非常適合于未來電子器件與光電器件。該論文用微納加工法制備了一個(gè)陣列的黑磷場(chǎng)效應(yīng)管光電探測(cè)器，這些器件具有不同的有效溝道長(zhǎng)度，最短達(dá)到100nm。研究揭示了黑磷光電探測(cè)器的光響應(yīng)度與其溝道長(zhǎng)度的平方成反比例關(guān)系，其中100nm溝長(zhǎng)的探測(cè)器在室溫下表現(xiàn)出非常高的光電響應(yīng)度。對(duì)633nm波長(zhǎng)的入射激光，其光響應(yīng)度達(dá)4.3 × 10⁶ A/W，這是目前世界上黑磷基光電探測(cè)器的最高響應(yīng)值，也居于所有二維材料同類器件前列；與其他同類器件相比，該探測(cè)器能在較寬波長(zhǎng)范圍維持高響應(yīng)度，如對(duì)于900nm的近紅外光，響應(yīng)度也在10³A/W以上。同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)首次對(duì)黑磷光電探測(cè)器進(jìn)行了低溫探測(cè)，并對(duì)其響應(yīng)度和光電效率相較于常溫的大幅提升作了系統(tǒng)的機(jī)理分析。該論文的第一作者為物理學(xué)院2013級(jí)博士生黃明強(qiáng)。

　　此外，今年2月14日，英國(guó)皇家化學(xué)學(xué)會(huì)旗下學(xué)術(shù)期刊Nanoscale（DOI: 10.1039/C5NR06647F）在線刊發(fā)了吳燕慶團(tuán)隊(duì)的另一篇論文《雙極性黑磷晶體管的噪聲機(jī)理研究》(Mechanisms of current fluctuation in ambipolar black phosphorus field-effect transistors)。通過噪聲測(cè)試手段在不同溫度下對(duì)雙極性黑磷晶體管的電學(xué)輸運(yùn)和噪聲機(jī)理進(jìn)行了研究。結(jié)果表明黑磷晶體管表現(xiàn)出雙極性輸運(yùn)特性，其p型黑磷晶體管的噪聲機(jī)制為載流子濃度，而n型黑磷晶體管的噪聲機(jī)制是遷移率漲落。該結(jié)果對(duì)層狀黑磷半導(dǎo)體的進(jìn)一步開發(fā)和應(yīng)用具有重要的理論和實(shí)際意義。