《二維金屬-半導體異質結可控制備及其光電性質的研究》是依託深圳大學，由時玉萌擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：二維金屬-半導體異質結可控制備及其光電性質的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：時玉萌
- 依託單位：深圳大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以二硫化鉬、二硒化鎢為代表的二維單層半導體材料具有諸多優異的光電特性，尤其是以二維半導體材料構建的異質結在太陽能電池、光電檢測、發光二極體等方面具有廣泛的套用前景。本申請人擬在前期利用化學氣相沉積合成二維半導體異質結的基礎上，針對常見金屬材料與二維半導體材料難以形成歐姆接觸且機械性能不佳的不足，提出並研究利用化學氣相沉積方法可控制備二維金屬材料如二硫化鈮（NbS2）等，並通過邊界外延生長技術形成“金屬-半導體-金屬”異質結構，以調節電極材料與半導體功能材料接觸勢壘高度，從而構建高性能全二維材料的新型柔性光電器件，為二維材料在納米電子領域的套用鋪平道路。
結題摘要
利用化學氣相沉積合成二維材料及其異質結構具有更高的可控性，並可以實現大面積製備，成為目前二維半導體材料電學特性研究及未來實際套用不可或缺的技術基礎。金屬材料與半導體材料接觸所產生的肖特基勢壘高度決定了載流子在流經電極與半導體界面時的難易程度，因而對器件性能起到重要的影響。通過可控二維金屬-半導體異質結的原位生長與二維半導體溝道材料形成無間隙的、具有歐姆接觸特性的新型二維層狀電極。利用光學顯微鏡、共焦拉曼光譜、原子力顯微鏡、導電度測試等對製備的材料進行表征，確認其製備材料的品質。通過調整反應前驅物、反應溫度、壓強、流量等進一步最佳化生長條件，獲得高品質二維層狀金屬/半導體二維材料結構。研究發現金屬性二維材料電極與二維半導體材料界面主要有兩種主要形式，即垂直堆疊及側向接觸。在金屬性二維材料外延生長基礎上結合選擇性刻蝕技術，可將二維半導體選擇性的刻蝕形成溝道，利用化學氣相沉積再次生長側向二維金屬材料，形成無縫連線的、平面內、側向二維金屬-半導體異質結，可控的構建出以二維金屬材料為電極，二維半導體材料為溝道的新型器件。二維金屬材料和二維半導體材料異質結不同於傳統塊體金屬-半導體接觸形成的異質結，通過不同電學特性的層狀材料在垂直或水平晶向上互堆疊，其電學、光學及載流子傳輸特性可因選擇的材料及堆疊形式而改變。二維金屬和半導體異質結的可控制備，避免了傳統利用人工轉移機械剝離二維材料的方法，無需從生長基底到目標基底的轉移，從而大幅降低製備過程對樣品的污染和破壞以及轉移過程的化學殘留物。實現了製備無縫連線的、平面內異質結，為構建複雜的、基於二維材料的電子電路奠定了重要基礎。
