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通过氟代烷基硅烷表面掺杂调控有机场效应晶体管的阈值电压
摘要： 掺杂是控制有机场效应晶体管中多数载流子密度及器件阈值电压的有效手段。本研究展示了一种表面掺杂方法，将掺杂剂沉积在预制的多晶半导体层上。采用可溶液加工且比传统p型掺杂剂（如2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基喹啉二甲烷F4TCNQ）廉价得多的氟代烷基硅烷——十三氟-1,1,2,2-四氢辛基三氯硅烷（FTCS）作为掺杂剂。通过对比气相沉积与溶液沉积两种方式，发现二者均能提升电导率并使阈值电压向正方向偏移，证实了p型掺杂效应。通过调节FTCS的沉积时间（气相）或浓度（溶液）可控制阈值电压偏移幅度：短时沉积与低浓度条件下，关态电流保持稳定且迁移率仅轻微下降。在低掺杂浓度范围内，两种方法获得的晶体管特性相似，包括阈值电压与开启电压偏移量、迁移率、ION/IOFF比值及引入自由载流子数量等参数相近。相较于气相沉积，溶液法具有材料用量少、耗时短的显著优势，这对工业化应用至关重要。
关键词： 自组装单分子层、氟化烷基硅烷、有机场效应晶体管、表面掺杂、p型掺杂
更新于2025-09-23 15:23:52
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P型激光掺杂WSe?/MoTe?范德华异质结光电探测器
摘要： 基于二维材料的范德华异质结构（vdWHs）因其光探测器应用潜力正被广泛研究。虽然WSe?和MoTe?均具有优异光电特性，但原始WSe?/MoTe?异质结构属于I型（跨立能隙）结构，理论上无法作为光伏器件使用——p型掺杂WSe?的费米能级接近其价带。当p型掺杂WSe?与MoTe?形成异质结构时，由于MoTe?与p型掺杂WSe?界面处出现内建电场，该结构可发挥光伏器件功能。本研究采用633 nm激光扫描WSe?表面获得p型掺杂WSe?，X射线光电子能谱（XPS）与电学测试证实激光处理可在WSe?中产生p型掺杂，其掺杂成分包含亚化学计量WO?与非化学计量WSe?。成功制备了基于p型掺杂WSe?与MoTe?的光伏器件，分析了p型掺杂WSe?/MoTe?异质结的能带结构、光-物质相互作用及载流子输运特性。结果表明：该探测器在633 nm激光零偏压（Vds=0 V）照射下，开关比达≈10?，暗电流≈1 pA，响应时间为72 μs。所提出的p型掺杂方法为提升纳米尺度光电器件性能提供了新途径。
关键词： 二碲化钼，异质结，硒化钨，光电探测器，p型掺杂
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于溶液法的黑磷性能调控
摘要： 黑磷（BP）的空气不稳定性严重阻碍了其电子和光电子应用的发展。尽管已投入大量努力使其在环境条件下抗降解，但进一步调控钝化黑磷性能的方法仍非常有限。本文报道了一种简单低成本的化学方法，可同步实现黑磷钝化与性能调控。该方法通过将黑磷样品浸入含2,2,6,6-四甲基哌啶-N-氧基（TEMPO）和三苯基碳鎓四氟硼酸盐的水-丙酮混合溶液（体积比1:1）中实现。处理后，黑磷样品被TEMPO功能化，不仅高效钝化了黑磷，还将其p型掺杂至1013 cm?2的简并密度水平。功能化后的黑磷场效应晶体管性能显著提升，呈现高达10?的开态/关态电流比和881.5 cm2/(V·s)的载流子迁移率。功能化诱导的掺杂还将黑磷与Cr/Au电极间的接触电阻大幅降至0.97 kΩ·μm。此外，我们观察到功能化后黑磷的电学和光学各向异性显著降低。这种化学功能化方法为同步钝化并调控黑磷性能提供了可行途径。
关键词： p型掺杂、各向异性、功能化、黑磷、接触电阻
更新于2025-09-23 15:21:01
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增强GaAs纳米圆柱的光学增益以应用于纳米光子学
摘要： 过去几十年间，基于微盘、光子晶体腔和金属-介质纳米腔的半导体纳米激光器已被研究用于片上光源应用。然而，由于纳米结构的大表体比导致光学增益低从而需要更高激射阈值，实现低阈值、室温半导体纳米激光器仍具挑战性。此外，纳米结构中的增益是设计全介质超材料有源应用的重要参数。本研究探究了p型掺杂、压应变和表面复合对GaAs纳米圆柱体增益谱及载流子空间分布的影响。分析表明：通过选择活性III-V材料的合适掺杂浓度并结合压应变，可降低激射阈值。这种应变与p型掺杂的组合使增益提升100倍，并使高速运行时的调制带宽增加约五倍。
关键词： 表面复合、光学增益、压缩应变、砷化镓纳米圆柱体、纳米光子学应用、p型掺杂
更新于2025-09-23 15:19:57
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研究p型掺杂对基于P3HT:ICBA的有机光伏太阳能电池性能的影响
摘要： 在本研究中，我们通过模拟实验探究了P型掺杂对基于P3HT:ICBA光伏有机太阳能电池性能的影响。采用AMPS-1D（微电子与光子结构一维分析）软件对ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Ca/Al结构进行了数值模拟。研究表明，P型掺杂是提升有机太阳能电池效率的创新方法，但该增效作用仅适用于空穴迁移率μp小于1E-3cm2V?1s?1的有源层器件。当掺杂密度为1E17cm?3时，器件效率达到峰值5.856%，较基准提升25.9%。所得结果与文献报道的实验数据高度吻合。
关键词： 空穴迁移率、效率、p型掺杂、P3HT:ICBA共混物、AMPS-1D模拟软件、有机太阳能电池
更新于2025-09-16 10:30:52
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有机氯添加剂对正置与倒置钙钛矿太阳能电池性能的对比影响
摘要： 近年来，钙钛矿太阳能电池（PSCs）取得了令人鼓舞的进展。通过向钙钛矿层添加多种添加剂进行添加剂工程，被广泛用于调控钙钛矿晶粒、降低缺陷密度和电荷复合。我们观察到一种普遍现象：无论选择何种电荷传输材料，有机氯添加剂都能提升正置PSCs的开路电压（VOC）和功率转换效率（PCE），但会降低倒置PSCs的VOC、短路电流（JSC）和PCE?；趐olyTPD的正置器件中加入TACl添加剂后，PCE从17.8%提升至20.0%，这源于VOC从1.03 V提高到1.12 V。当TACl含量相同时，基于polyTPD的倒置器件的最佳PCE从20.2%降至18.5%，这是由于VOC（1.05 V降至1.01 V）和JSC（23.2 mA/cm2降至22.5 mA/cm2）的降低所致。我们的研究表明，有机氯会对钙钛矿进行p型掺杂并提高功函数，从而导致正置与倒置器件中钙钛矿薄膜与其上层传输层之间产生有利/不利的电荷转移。这项工作为应用能掺杂钙钛矿并影响钙钛矿/电荷传输层界面电荷转移的添加剂时，合理设计器件结构提供了见解。
关键词： p型掺杂、功函数、电荷转移、钙钛矿太阳能电池、有机氯添加剂
更新于2025-09-12 10:27:22
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二硒化铼（ReSe?）近红外光电探测器：选择性p型掺杂技术提升性能
摘要： 本研究展示了一种具有高光电响应度和短光响应时间的近红外光电探测器，该器件基于带隙相对较窄（0.9-1.0电子伏特）的二硒化铼（ReSe2）材料制备，其带隙宽度小于常规过渡金属二硫化物（TMDs）。通过采用盐酸（HCl）对选定ReSe2区域进行p型掺杂技术，同时实现了通常存在权衡关系的优异光电响应与快速响应特性。由于ReSe2的p型掺杂源于HCl中未电离氯分子向ReSe2表面的电荷转移，通过将HCl溶液浓度从0.1 m调节至10 m，可将ReSe2的掺杂浓度控制在3.64×101?至3.61×1011 cm?2范围内。特别值得注意的是，相较于未掺杂ReSe2器件，选择性HCl掺杂技术使光电探测器响应度从79.99 A W?1提升至1.93×103 A W?1，同时将上升时间和衰减时间分别从10.5 ms和291 ms缩短至1.4 ms和3.1 ms。所提出的选择性p型掺杂技术及其基础分析将为实现高性能TMD基电子和光电器件提供科学依据。
关键词： 光电探测器、过渡金属二硫化物（TMDs）、p型掺杂、选择性掺杂、HCl掺杂、ReSe2、晶体管
更新于2025-09-11 14:15:04
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铌掺杂二硒化钨晶体晶体管的空穴传导
摘要： 尽管具有双极性特性，二硒化钨（WSe2）仍是已知的少数过渡金属硫族化合物中的p型材料之一，目前被用作同质结和异质结的基本构建?？橐月愕缱悠骷暮诵男枨?。许多研究通过接触工程解决了WSe2的空穴传输问题；然而，另一种实现可靠p型晶体管的途径是采用有效的p型掺杂策略。多种表征方法证实，通过铌替代掺杂，费米能级从本征WSe2的近带隙中线位置转移到下半带隙区域，从而实现了非简并掺杂水平，空穴浓度超过10^17–10^18 cm?3。因此，电流开关比和摆幅参数如预期相应提升。采用Zerbst法对WSe2晶体管（掺杂与未掺杂）进行瞬态数据分析，系统表征了WSe2的产生寿命和表面产生速度。研究表明，WSe2的产生寿命通常在0.5–0.1微秒范围内，其产生速度约为典型晶硅的万分之一，这归因于该材料的超薄体特性。
关键词： p型掺杂、铌掺杂、二硒化钨、晶体管、寿命
更新于2025-09-10 09:29:36
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半氢化锗烯中的分子吸附与应变诱导的铁磁半导体-金属转变
摘要： 最近，实验中已成功制备出半氢化锗烯。本文通过第一性原理研究了四氰基醌二甲烷（TCNQ）分子吸附和应变对半氢化锗烯电子特性的影响。作为电子受体分子，TCNQ被用于非共价功能化半氢化锗烯。然而这种物理吸附会导致半氢化锗烯因基底向TCNQ分子的电荷转移而发生铁磁半导体-金属转变。更重要的是，半氢化锗烯/TCNQ超结构对双轴拉伸应变极为敏感：当施加0.25%双轴拉伸应变时，分子吸附引发的铁磁半导体-金属转变竟可被逆转，同时呈现强p型掺杂特性；值得注意的是，当双轴拉伸应变增至1.5%时，体系会再次从铁磁半导体转变为金属态。基于半氢化锗烯/TCNQ的结构与电子特性分析表明，这种双轴应变下的金属-半导体-金属转变可能源于强烈的局部形变，导致价带顶能量降至费米能级以下或升至其以上。
关键词： 铁磁半导体-金属转变、p型掺杂、半氢化锗烯、TCNQ分子吸附、双轴拉伸应变
更新于2025-09-10 09:29:36