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晶圓級二維硒化銦的制備與光電特性研究

來源: X-MOL 2017-07-04 13:48:33

近日，香港理工大學的郝建華（點擊查看介紹）團隊利用脈沖激光沉積（PLD）技術，成功制備了晶圓級、高質量的二維層狀硒化銦（InSe）薄膜。同時，他們基于該薄膜設計的光電晶體管實現了從紫外到近紅外的高靈敏光電探測。

在后石墨烯時代，以InSe為代表的III-VI族二維半導體化合物，以可諧調的能隙、優異的電學及光電特性，在納米電子器件、光催化、光電探測等領域具有廣泛的應用。最近，石墨烯之父——曼徹斯特大學的Andre Geim教授研究組在Nature Nanotechnol. 上發表了在超薄InSe中觀測到高電子遷移率及量子霍爾效應，認為InSe將會成為二維半導體在未來電子產業應用中的領跑者。然而受該材料的結構及特殊性質的影響，二維InSe樣品到目前為止只能通過機械剝離或者溶液剝離的方法制備。這樣得到的樣品尺寸過小（通常在微米級），嚴重制約了這類材料在實際器件方面的開發與應用。

香港理工大學郝建華教授團隊采用低成本、快速、簡易的PLD技術，在二氧化硅襯底上實現了晶圓級的二維InSe薄膜。經過表面形貌與結構表征，層狀InSe膜表現出連續均勻的表面、高結晶化以及對薄膜厚度的精確控制。光學性能表征顯示InSe薄膜擁有基于層數的較寬可諧調能隙（1.26-2.20 eV）。接近1 eV的可調范圍超過大部分二維材料領域中的其他材料。此外，基于單層InSe薄膜制成的晶體管體現了Ｎ型半導體特性及高電子遷移率。同時，在不同波長的光照下，多層InSe薄膜展示了從紫外到近紅外的寬域光響應。光響應率可達27 A/W，超過同等條件下基于大面積石墨烯或二硫化鉬的光電探測器。以上研究不僅解決了晶圓級InSe在器件應用中的材料制備問題，而且對未來高性能光電子器件的開發有重要的指導意義。

相關成果近期發表在ACS Nano上，文章的通訊作者為香港理工大學的郝建華教授，第一作者為香港理工大學的博士生楊志斌。

該論文作者為：Zhibin Yang, Wenjing Jie, Chun-Hin Mak, Shenghuang Lin, Huihong Lin, Xianfeng Yang, Feng Yan, Shu Ping Lau, and Jianhua Hao

郝建華教授簡介

郝建華教授，本科、碩士和博士畢業于華中科技大學，并先后工作于美國Penn State University，加拿大University of Guelph和香港大學。2006年起，郝建華教授加盟香港理工大學，現任應用物理系副主任。目前，郝建華教授已發表超過200篇學術論文，研究興趣包括金屬離子摻雜發光材料與器件、功能性薄膜、二維材料、壓電光子學和納米發電機。

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