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卤化物辅助气相合成的单层二硒化钨中的量子多体相互作用及其在低界面陷阱密度高响应度光电探测器中的应用

DOI：10.1021/acs.chemmater.9b04086 期刊：Chemistry of Materials 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 在二维过渡金属二硫化物中，单层二硒化钨（1L WSe2）因其直接带隙和可调的电荷传输特性，近年来备受关注，使其在多种电子和光电子应用中极具潜力。通过化学气相沉积（CVD）实现1L WSe2的可控高效合成通常具有挑战性，因为需要高温才能从氧化物前驱体中产生稳定的钨原子蒸汽流。本研究采用氯化钠辅助的低压卤化物CVD方法，将生长温度降至约750°C，低于传统CVD实现1L WSe2所需的典型温度。此外，我们通过分析温度依赖的光致发光光谱，实验探究了1L WSe2中由激子、三子和其它局域态引起的量子多体相互作用——这些相互作用主导着1L WSe2在器件平台中的本征电子和光电子特性。金属-二维半导体界面的作用对实现高性能器件也至关重要。本研究采用铝接触制备了基于1L WSe2的光电探测器，展现出高光电响应度，且计算得出Al/WSe2结的界面态密度Dit为迄今报道的最低值（约3.45×1012 cm?2 eV?1）。我们的工作证明了WSe2通过可扩展合成路线，在先进电子、光电子及量子光电子器件领域具有巨大潜力。
作者： Avra S. Bandyopadhyay，Nirmal Adhikari，Anupama B. Kaul
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究采用卤化物辅助低压化学气相沉积法（HA-LPCVD）可控高效合成单层二硒化钨（1L-WSe2），并探索其量子多体相互作用与光电特性以实现高性能器件应用。

研究成果

HA-LPCVD方法成功在较低温度下合成了高质量单层WSe2，详细分析揭示了显著的量子多体相互作用。所制备的光电探测器展现出高光电响应率和低界面态密度，彰显了WSe2在先进电子和光电子器件中的应用潜力。

研究不足

该研究的局限性在于温度依赖性测量的下限（77 K）以及控制与WOx混合的金属卤化物精确浓度以实现最佳生长条件的挑战。

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