二维半导体材料的生长和光电性能研究

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1、二维半导体材料的生长和光电性能研究黎博魏钟鸣中国科学院半导体研究所半导体超晶格国家重点实验室摘要:二维过渡金属硫族化合物纳米材料由于是不同带隙的半导体,同时有些在地球上储量丰富,受到人们广泛的关注•在本文中,介绍了用于二维材料场效应晶体管制备的光刻图形转移技术•该方法可以低成本、简单、有效地获得晶体管,同时对二维材料的损伤较小,可以获得高性能的二维材料晶体管;其次,介绍了Co掺杂M0S2双层纳米片的生长及电学输运研究,可以通过控制生长过程中硫的浓度来改变纳米片的形貌,随着温度的升高,最终可以获得C

2、oS2/MoS2六边形结构,电学测试表明Co掺杂M0S2双层纳米片显n型,而C0S2/M0S2六边形结构具有很高的电导率;还介绍了垂直双层SnS2/MoS2界质结的气相生长及光电性能研究,这种异质结具有很大的带阶,能带结构呈现II型,在异质结区域,出现了强烈的光致发光谱淬灭,这种异质结与相应的单体材料相比,具有增强的光电性能.最后,对二维材料的未来研究进行一些展望.关键词:二维半导体;二硫化钳;气相生长;光电器件;作者简介:魏钟鸣,E-mail:zmwei@semi.ac.cn收稿日期:2017-

3、04-22基金:国家自然科学基金优秀青年科学基金(61622406)资助Growthandoptoelectronicpropertyoftwo-dimensionalsemiconductorsLIBoWEIZhongMingStateKeyLabora/toryofSuperlatticesandMicrostructures,InstituteofSemiconductors,ChineseAcademyofSciences;Abstract:Two-dimensional(2D)nanos

4、heetsoflayeredtransitionmetaldichalcogenides(TMDs)havereceivedsignificantattentionbecausesomeofthemarcscmiconductorswithsizablebandgapsandarcnaturallyabundant.Here,wereportthephotolithographic-patterntransfer(PPT)technologyusedtofabricateFETsoftwo-dim

5、ensionalmaterials.Toexploretheelectricalpropertiesandrealizefunctionaloptoelectronicsandelectronicsfromsemiconductors,thefabricationofdevices(suchasfield-effecttransistors(FET)、diodesandHallbars)emdintcgratedcircuitsisnecessaryandimportant.Anessential

6、stepinfabricatingmicro-/nanoelectronicsismakingthemetalelectrodearrays.SuchaPPTmethodcanbeusedtoefficientlydesignandpreparecomplicatedelectrodearraysforelectronicsandoptoelectronics,andisespeciallysuitablefor2Dmaterials.Few-layerMoS2madebyelectronbeam

7、lithography(EBL),gold-wiremaskmoving(GWM),andthismethodareusedastemplatesforcomparison.ThemobilityofourthinMoS2flakeiscomparabletotheresultsofdevicesfromEBLandbetterthantheresultsoftheGWmethod.Furthercomplicateddeviceapplicationssuchasatop-gateFET,aHa

8、l1bar,andhctcrostrueturctransistorscouldalsobeeasilyrealizedbasedonsuchamethod.WealsoreportthegrowthandelectrietransportofCodopedMoS2bilayer.Astheinitialloadingofthesulfurincreases,themorphologyoftheCoxM0—S2(0

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