上海技術(shù)物理研究所陸衛(wèi)、李天信、胡偉達(dá)研究員團隊研究發(fā)現(xiàn)了一種二維層狀PN結(jié)的創(chuàng)新制備方法,這種結(jié)型器件將極大精簡半導(dǎo)體制造工藝,可為物理極限尺度下的(光)電子器件制備提供有效途徑。相關(guān)成果于6月6日以“Pristine PN junction toward atomic layer devices”為題在線發(fā)表于《光科學(xué)及應(yīng)用》(light: Science & Applications)雜志。
研究揭示了MoTe2、MoS2、WSe2、BP等二維層狀材料的摻雜極性和濃度的變化規(guī)律—隨著材料厚度變化而改變。例如:MoTe2材料為一個分子層、三個分子層、五個分子層結(jié)構(gòu)時分別表現(xiàn)出p型、非故意摻雜和n型摻雜行為。利用這種新奇特性,研究人員可在多種二維材料上方便制備原子層陡峭的PN結(jié),這是以往半導(dǎo)體工藝和器件框架下難以實現(xiàn)的(如圖1)。 這種簡易的PN結(jié)制備方法避免了傳統(tǒng)半導(dǎo)體制備工藝中復(fù)雜的光刻和化學(xué)摻雜過程,允許人們只需要通過關(guān)注材料的幾何形貌,就可以獲得相應(yīng)的器件功能,如二極管、太陽能電池、雪崩光電探測器(如圖2)。
夏輝副研究員為本文的第一作者,陸衛(wèi)、李天信、胡偉達(dá)研究員為論文的通訊作者,該研究得到了國家自然科學(xué)基金委項目、上海市自然科學(xué)基金的支持。
原文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41377-022-00814-8
圖1 二維層狀材料因厚度變化產(chǎn)生的自摻雜行為
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