- 标题
- 摘要
- 关键词
- 实验方案
- 产品
-
自对准石墨烯-砷化铟-金属垂直晶体管中电流输出的最大化
摘要： 石墨烯具有有限的态密度和可电调功函数，可作为半导体沟道的可调接触电极以实现垂直场效应晶体管（VFET）。然而其整体性能（尤其是输出电流密度）仍受限于垂直半导体沟道低电导率及石墨烯电极较大串联电阻。为突破这些限制，我们采用单晶InAs薄膜作为高电导率垂直沟道、自对准金属接触作为源漏电极构建VFET，在1V低偏压下实现了超过45,000 A/cm2的创纪录电流密度。进一步通过电阻网络法建立器件级VFET模型，实验验证了各几何参数对器件性能的影响。重要的是，我们发现器件性能不仅取决于本征沟道材料，还显著受器件几何结构与占位面积影响。本研究不仅提升了石墨烯VFET的性能极限，也为二维材料与传统体材料实现高性能VFET及电路的范德华集成提供了新思路。
关键词： 电阻网络模型、高电流密度、垂直晶体管、石墨烯、范德华异质结构、砷化铟薄膜
更新于2025-09-23 15:23:52
-
基于一维t-Se与二维ReS2混合维度异质结构的杂交双通道光电晶体管
摘要： 混合维度半导体材料的组合能为构建具有多样功能的集成纳米级电子和光电器件提供更多自由度。本工作报道了一种基于化学气相沉积法生长的一维（1D）/二维（2D）三角硒（t-Se）/ReS?异质结构的高性能双通道光电晶体管。由于t-Se纳米带与ReS?薄膜之间高质量的界面接触，光生电子-空穴对的注入和分离效率可大幅提升。与纯ReS?薄膜器件相比，基于t-Se/ReS?异质结构的双通道光电晶体管展现出显著增强性能：在400 nm波长、1.7 mW·cm?2光照强度下，其响应度（R）和探测率（D*）分别高达98 A·W?1和6×101?琼斯。此外，由于界面处的II型能带排列，响应时间也能缩短三个数量级至50毫秒以下。本研究通过构建混合维度异质结构，为高性能光电探测器开辟了新途径。
关键词： 光电晶体管、范德华异质结构、二硫化铼（ReS2）、三角硒（t-Se）纳米带
更新于2025-09-23 15:23:52
-
具有初始应力及机械和介电非理想界面的三维立方压电声子晶体中弹性波的色散关系
摘要： 纳米结构材料自下而上自组装过程中，单个构筑基元的形状是重要参数。从球体到椭球体的简单形态变化会因定向自由度的改变而显著影响组装过程。当球体层置于椭球体层之上时，通过椭球体采取特殊取向可最小化界面应变。C70富勒烯是最小的椭球体，本研究探讨了其与类球体C60的相互作用。我们发现：在密堆积C70层中，C70的取向可通过接触C60层来调控。这种取向引导现象对范德华分子异质结多层外延生长具有重要应用价值。
关键词： 界面、自组装、外延生长、扫描隧道显微镜、石墨烯、范德华异质结构、富勒烯
更新于2025-09-23 15:23:52
-
门控可调谐热致金属-绝缘体转变在VO?中实现，并单片集成于WSe?场效应晶体管内
摘要： 二氧化钒（VO?）因其在室温附近发生电阻率阶跃变化的金属-绝缘体相变（MIT），有望成为开关与传感器件的构建基础。实现VO?多功能应用的关键挑战在于通过场效应器件结构中的栅压调控相变。本研究展示了一种基于VO?微米线的栅控阶跃开关器件——该VO?微米线通过范德华堆叠与二维二硒化钨（WSe?）半导体实现单片集成。我们以VO?微线作为漏极接触、钛作为源极接触、六方氮化硼作为栅介质，制备了WSe?晶体管。观测发现该晶体管呈现双极传输特性，且电子分支电导率更高。在VO?相变临界温度以下，电子电流随栅压连续增大；接近临界温度时，电流在特定栅压下出现突变的非连续阶跃，表明接触的VO?相变由栅压介导的自热效应引发。本研究为通过二维半导体范德华堆叠开发栅控可调VO?器件奠定了基础，在电子与光子学应用领域具有重要潜力。
关键词： 二维材料、场效应晶体管、二硒化钨、相变材料、二氧化钒、金属-绝缘体转变、范德华异质结构
更新于2025-09-23 15:22:29
-
MoSe?/MoS?异质结构中的莫尔层间激子
摘要： 具有长程周期性的空间周期性结构（称为莫尔图案）可在范德华双层中通过微小堆叠角或单层晶格失配获得。理论预测表明，由此产生的能带结构空间周期性变化会改变过渡金属硫族化合物异质结构中层内和层间激子的光学特性。本文报道了封装于六方氮化硼中的MoSe?/MoS?异质双层所形成莫尔图案的影响。这种周期性面内势场导致MoSe?激子和三重子在发射与吸收光谱中均出现分裂，观测到的分裂峰能量差与理论预测完全吻合。
关键词： 谷极化、范德华异质结构、莫尔图案、莫尔激子、过渡金属二硫化物
更新于2025-09-23 15:21:21
-
二维Janus过渡金属硫族化合物与石墨烯范德华夹层异质结光伏电池中的光生载流子分离与转移
摘要： 二维（2D）Janus过渡金属二硫化物（JTMDs）具有直接带隙和强可见光吸收特性，在光伏（PV）电池领域展现出应用前景。本研究通过第一性原理计算，探究了2D JTMDs与石墨烯范德华夹层异质结（G/JTMDs/G）光伏器件中光生载流子的电子结构及动力学行为。研究发现：JTMDs内禀的内建电场会产生不对称势场，该势场能有效增强G/JTMDs/G异质结构中光生载流子数百飞秒内向不同石墨烯层的定向分离与转移。此外，光生电子（空穴）可通过电势较低（较高）的硒面从单层MoSSe（MoSeTe）转移至石墨烯片层，而光生空穴（电子）的转移则因施主态与受主态间存在较大能级间隔受到抑制。
关键词： 第一性原理计算、范德华异质结构、Janus型过渡金属二硫化物、光生载流子、二维材料、石墨烯、电荷转移、光伏电池
更新于2025-09-23 15:21:01
-
用于高效宽带光电探测的二维PtS?/PtSe?异质结的晶圆级制备
摘要： 范德瓦尔斯异质结构的制备主要局限于从块体材料剥离得到的二维材料，这极大限制了其大规模生产应用。本研究在SiO?/Si衬底上展示了最大直径达2英寸的大面积多层PtS?/PtSe?异质结，其产能可满足实际应用需求。通过理论模拟解析了PtS?/PtSe?异质结的电子特性。实验观测到该异质结在不同波长激光（405至2200纳米）照射下均呈现零偏压光响应。该器件展现出宽带光电响应特性，在红外波段具有高量子效率——1064纳米、1550纳米和2200纳米波长下的外量子效率（EQE）下限分别为1.2%、0.2%和0.05%，并具备数十毫秒量级的较快响应速度。本工作展示的大面积宽带二维异质结光电探测器进一步证实了二维材料在未来低能耗光电子学领域的巨大潜力。
关键词： 范德华异质结构、自动驾驶操作、量子效率、宽带光电探测、光响应度、晶圆级制造
更新于2025-09-23 15:21:01
-
范德瓦尔斯异质结构中的电子量子超材料
摘要： 近几十年来，科学家已开发出制造特征尺寸小于光波长的合成周期性阵列的技术。当这些结构经过适当设计时，电磁辐射能以非常规方式被调控，从而产生通过纳米级结构直接控制功能的光学超材料。自然界也采用了类似技术——例如蝴蝶翅膀的独特色彩——来操控光子通过纳米级周期性组装体时的传播。本文重点探讨在电子波长及更小尺度上对电子物质进行人工结构设计的诱人潜力，这为具有非常规响应的新型合成量子超材料开辟了新途径。随着原子层异质结构堆叠（如机械拾取/转移组装）等实验技术的发展，可在小于特征电子长度尺度（如电子波长、屏蔽长度和电子平均自由程）的距离上轻松调控原子级对准与结构。然而电子超材料有望展现出比传统光学超材料技术更丰富的行为类别，这是因为与几乎不相互作用的电磁波不同，亚波长结构超材料中的带电电子会强烈相互作用，从而可预期产生大量涌现现象并设计出全新类别的相互作用量子超材料。
关键词： 范德华异质结构、纳米尺度结构、电子物质、电子量子超材料、光学超材料
更新于2025-09-23 15:21:01
-
范德华异质结构中的超快动力学
摘要： 范德瓦尔斯异质结构是由原子级厚度的二维（2D）层状材料堆叠而成的合成量子材料。由于这些原子薄层中的电子会受到层间耦合的影响，其特性不仅取决于组成单层，还受层间相互作用制约。近年来，不同类型的范德瓦尔斯异质结构已展现出诸多引人注目的电学、光学和磁学特性。本综述重点探讨过渡金属硫族化合物（TMDC）异质结构中独特的激发态动力学。作为研究最广泛的二维半导体，TMDC单层具有显著的激子态和谷自由度可调控性。许多TMDC异质结构具有交错能带排列特征，这种能带排列对异质结构中激发态的演化产生深远影响，包括层间超快电荷转移、层间激子形成以及驻留载流子中长期存在的自旋与谷极化现象。本文综述了从飞秒到微秒时间尺度阐明TMDC异质结构电子动力学的最新实验与理论研究，并评述这些效应对光电器件、谷电子器件和自旋电子器件潜在应用的相关性。
关键词： 自旋和谷极化、电荷转移、谷电子学、过渡金属二硫化物、范德华异质结构、激发态动力学、自旋电子器件、层间激子、光电子学
更新于2025-09-23 15:21:01
-
层间激子控制与操控的机遇与挑战
摘要： 范德瓦尔斯异质结的进展使得通过电学及其他手段控制层间激子成为可能，为高温激子凝聚和谷-自旋光电子学带来了令人振奋的机遇。
关键词： TMD双层膜、激子凝聚、范德华异质结构、谷-自旋光电子学、层间激子
更新于2025-09-23 15:21:01