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利用扫描探针显微镜技术探测垂直范德华p-n结中的层间激子
摘要： 二维（2D）半导体凭借单维度强限域效应展现出卓越的光电特性。本研究采用电流传感原子力显微镜（CSAFM），对由双层n型MoS2与少层p型GaSe垂直堆叠构成的p-n结中层间激子进行了研究。该p-n界面通过机械剥离法制备于高定向热解石墨（HOPG）基底上，由此形成的异质结构构成了理想的分层体系——HOPG作为电学表征的底电极接触层。在CSAFM模式下，自制金探针作为顶电极接触。基础二极管测试显示：该p-n界面在±1V偏压下呈现显著整流特性（整流比达10^4）。I-V特性曲线表明，在低于带隙能量的激发条件下会产生填充因子为0.55的明显光伏效应，该现象可归因于界面处层间激子解离。密度泛函理论（DFT）计算证实该异质结构存在层间激子形成可能：GaSe价带与MoS2导带在约1.5eV能级贡献了界面特有态。p-n界面的光致发光测量为该能级的激子跃迁提供了实验证据。最后，785nm激发波长下的界面光电流成像证实了此类激子的高效提取。本研究为范德华异质结构中层间激子辅助的未来二维光电器件及光捕获应用开辟了新途径。
关键词： 光电子学、范德瓦尔斯异质结、硒化镓、密度泛函理论、二硫化钼、层间激子、p-n结
更新于2025-09-23 15:23:52
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具有超高反向整流比和高光电灵敏度的AsP/InSe范德华隧穿异质结
摘要： 由二维材料构成的范德华异质结为设计和实现多功能、高性能电子及光电器件提供了极具竞争力的机遇。然而，由于此类薄型p-n结中存在显著的反向隧穿电流，这类异质结往往不可避免地具有较低的整流比和较大的反向电流。本研究报道了一种垂直堆叠的范德华异质结（vdWH）隧穿器件，该器件由黑砷磷（AsP）和硒化铟（InSe）组成，在适当设计肖特基结与异质结的能带排列后，可在室温下同时实现创纪录的高反向整流比（超过10^7）、异常超低的正向电流（低于皮安级）以及高达10^8以上的高电流开关比。因此，该vdWH隧穿器件可作为超灵敏光电探测器使用，在可见光波段展现出1×10^7的超高光开关比、约1 A W^-1的相当响应度以及超过1×10^12琼斯的高探测率。此外，该器件还表现出明显的光伏效应，光谱检测能力可达1550 nm。这项工作为基于二维材料范德华集成与能带排列设计的未来电子及光电器件多功能化发展提供了重要启示。
关键词： 范德瓦尔斯异质结、反向二极管、整流、光电二极管、隧穿
更新于2025-09-23 02:25:01