近日,電子信息(微納技術(shù))學(xué)院青年教師楊振宇博士在Nature Index著名學(xué)術(shù)期刊《Applied Physics Letters》上發(fā)表了題為“The photovoltaic and photoconductive photodetector based on GeSe/2D semiconductor van der Waals heterostructure”的研究論文。該論文被編輯選為“Editor's Pick”文章,在APL官網(wǎng)首頁(yè)加以重點(diǎn)展示。(Editor's Picks serve to highlight articles with excellent scientific quality and are representative of the work taking place in a specific field)。
目前研究人員利用二維(2D)半導(dǎo)體沒(méi)有懸掛鍵的理想層狀結(jié)構(gòu),構(gòu)建了不同探測(cè)原理的二維半導(dǎo)體范德華異質(zhì)結(jié)光探測(cè)器,分別具有高響應(yīng)度、高探測(cè)率、寬波段探測(cè)和快速響應(yīng)等優(yōu)良特性。但是,對(duì)于二維半導(dǎo)體光伏型(photovoltaic)光探測(cè)器和光電導(dǎo)(photoconductive)探測(cè)器的性能對(duì)比仍然缺乏系統(tǒng)和詳細(xì)的解釋。因此,隨著二維半導(dǎo)體光探測(cè)器的研究深入,迫切需要開(kāi)展光伏型和光導(dǎo)型探測(cè)器原理和性能的對(duì)比研究。
基于此,楊振宇團(tuán)隊(duì)使用p型半導(dǎo)體GeSe和n型半導(dǎo)體MoS2,構(gòu)建了基于GeSe/MoS2異質(zhì)結(jié)的光伏型光探測(cè)器;同時(shí),由于Graphene的費(fèi)米能級(jí)和GeSe的費(fèi)米能級(jí)十分接近,使用Graphene作為接觸電極,構(gòu)建了GeSe/Graphene異質(zhì)結(jié)的光電導(dǎo)型光探測(cè)器,系統(tǒng)地解釋了它們?cè)诠馓綔y(cè)方面的差異。在光探測(cè)性能方面,在擊穿電壓以內(nèi),施加反向偏壓時(shí),無(wú)論反向偏壓如何變化,GeSe/MoS2的光伏型光探測(cè)器的光電流等光探測(cè)性能基本保持不變,只與光照強(qiáng)度有關(guān),并且其具有較快的光響應(yīng)速度。與GeSe/MoS2的光伏型光探測(cè)器相比,GeSe/Graphene的光電導(dǎo)型光探測(cè)器的光電流等光響應(yīng)特性不僅隨著光照強(qiáng)度發(fā)生變化,也會(huì)隨著反向偏壓的增加而增強(qiáng)。造成這種現(xiàn)象的主要原因是:光伏型光探測(cè)器在反向偏壓下導(dǎo)電模式是耗盡區(qū)中的少數(shù)載流子導(dǎo)電,控制光電流的主要因素是少數(shù)載流子的數(shù)目,這只與光照強(qiáng)度正相關(guān),而與反向偏壓的大小無(wú)關(guān)。而光電導(dǎo)型探測(cè)器因其傳導(dǎo)模式是無(wú)障礙區(qū)域中的多數(shù)載流子傳輸,施加反向偏壓的大小與影響其載流子傳輸速度,從而影響光電流的大小。
該論文第一作者為楊振宇博士,單福凱博士為通信作者。該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和青島大學(xué)引進(jìn)人才科研啟動(dòng)金的支持。
文章鏈接:https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.5143961
文章DOI:10.1063/1.5143961
簡(jiǎn)介:
楊振宇,男,1991年1月生,山東青島人,研究生,博士,中共黨員,現(xiàn)為青島大學(xué)特聘教授二層次人才、電子信息學(xué)院教師。2014年畢業(yè)于武漢大學(xué)物理學(xué)院,獲得材料物理專業(yè)理學(xué)學(xué)士學(xué)位;2019年畢業(yè)于武漢大學(xué)物理學(xué)院,獲得凝聚態(tài)物理專業(yè)理學(xué)博士學(xué)位。2019年10月加入青島大學(xué)電子信息學(xué)院。
目前研究方向?yàn)槎S半導(dǎo)體器件與光電子器件。研究重點(diǎn)是通過(guò)二維半導(dǎo)體的異質(zhì)集成構(gòu)建二維半導(dǎo)體范德華異質(zhì)結(jié)器件,探索其在結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管、存儲(chǔ)器、光探測(cè)器等方面的應(yīng)用。發(fā)表SCI論文十余篇,其中以第一作者身份在SCI發(fā)表影響因子過(guò)十的論文四篇。