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oe1(光电查) - 科学论文

33 条数据
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  • 石墨烯-过渡金属二硫化物范德华异质结构等离子体学

    摘要： 体相或表面电子的集体激发（即等离子体激元）对材料特性具有重要影响，并催生了"等离子体学"这一研究领域。我们报道了在二维过渡金属硫化物衬底（Gr-TMD）上单层石墨烯构成的范德瓦尔斯异质结构（vdWHs）表面观测到一种高度反常的等离子体激元模式。由于沿界面传播的表面等离子体波具有随环境折射率变化高度敏感的指数衰减场，这类异质结构可用于超灵敏生物传感。

    关键词： 范德华异质结构、生物传感、表面等离子体

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 基于原子级薄范德华异质结构的高效全光等离子体调制器

    摘要： 全光调制器因其固有的高速、低损耗和宽带性能优势，有望在未来信息通信技术中取代电学调制器而备受关注。然而，由于光子-光子相互作用微弱，现有非线性光学方法存在高功耗和大体积的缺陷。本研究报道了基于单层二硫化钼光生载流子对原子级薄石墨烯-二硫化钼异质结构中石墨烯进行超快高效掺杂，所实现的高效全光中红外等离子体波导与自由空间调制器。通过光强低至0.15 mW cm?2的LED即可实现44 cm?1的等离子体调制，该光强比现有石墨烯非线性全光调制器（≈103 mW cm?2）低四个数量级。该异质结构中光生载流子的超快转移与复合特性，有望实现石墨烯等离子体的超快调制。这种源自范德华异质结构的芯片级集成、深亚波长光场限制的高效全光中红外等离子体调制器，或将成为片上全光器件发展的重要突破。

    关键词： 全光等离子体调制器、石墨烯等离子体、范德华异质结构、二维材料

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 基于GeSe/二维半导体范德华异质结构的光伏和光电导光探测器

    摘要： 尽管已有大量二维（2D）半导体异质结构光电探测器被研究，但目前仍缺乏对光伏型和光导型二维半导体光电探测器的系统对比分析。本研究利用二维半导体范德华异质结构，分别构建了光伏型（PV）GeSe/MoS?和光导型（PC）GeSe/石墨烯光电探测器。其中光导型GeSe/石墨烯探测器实现了较高的光电响应度（R），最高可达10? A/W；而光伏型GeSe/MoS?探测器则获得了更快的光响应速度。更重要的是，由于反向偏压时耗尽区内的少数载流子导电机制，光伏型GeSe/MoS?探测器的光响应特性在反向偏压下仍能保持稳定。通过详细探究这两类二维光电探测器的特性差异，可为高性能光电探测器的构建提供指导。

    关键词： 光伏、光电探测器、光电导、范德华异质结构、二维半导体、硒化锗

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 范德华异质结中的层间跃迁助力实现超高探测率短波红外光电探测器

    摘要： 二维原子级薄层材料（2DLMs）的范德华（vdW）异质结构通过堆叠具有前所未有的功能与性能的二维原子片层，为构建光电器件提供了独特平台。这类vdW异质结构的特殊优势在于：通过II型能带排列对2DLMs进行能带工程调控，可实现层间激子效应，使其光谱范围突破2DLM中各原子片层截止波长的限制。本文报道了GaTe/InSe vdW异质结构器件的高性能表现。出人意料的是，这种GaTe/InSe vdW p-n结在短波红外（SWIR）光谱区展现出非凡的探测率——该波段本应被组成材料各自的带隙极限所禁阻（块体与单层GaTe的带隙均约为1.70 eV，而InSe的带隙随厚度减小从块体到单层约为1.20-1.80 eV）。具体而言，在1064 nm处未制冷SWIR探测率达≈101?琼斯量级，1550 nm处达≈1012琼斯量级。该结果表明：具有II型能带排列的2DLM vdW异质结构能产生层间激子跃迁，这一优势为设计超越组成原子层带隙极限与异质外延限制、适用于SWIR乃至更长波段的高性能光电器件提供了可行策略。

    关键词： 层间跃迁、二维材料、范德华异质结构、宽带光电探测器、短波红外

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 基于石墨烯-二碲化钼-石墨烯异质结构的可见光至近红外光电探测器

    摘要： 石墨烯和过渡金属二硫化物（TMDs）是近年来被广泛研究的二维材料。作为TMDs家族成员，MoTe?具有约1.0电子伏特的适中带隙，适用于近红外（NIR）光电探测。本研究将MoTe?薄片与两个具有高载流子迁移率的石墨烯薄片堆叠，形成石墨烯-MoTe?-石墨烯异质结构。该结构对500纳米至1300纳米的宽光谱范围展现出高光电响应：在2V/0V漏源/栅极偏压下，750纳米光的光响应率达1.6 A/W；在0.5V/60V偏压下，1100纳米光的光响应率为154 mA/W。此外，零Vds条件下的光电流极性可通过背栅电压有效调控以满足不同应用需求。最终我们制备的垂直型石墨烯-MoTe?-石墨烯异质结构光电探测器对可见光展现出提升至3.3 A/W的光响应率。

    关键词： 光电探测器、石墨烯、过渡金属硫化物、范德华异质结构、二维材料

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 异质结紫外光电探测器的研究进展：材料、集成与应用

    摘要： 近年来，具有"5S"特性（高灵敏度、高信噪比、优异的光谱选择性、快速响应及良好稳定性）的紫外光电探测器（UV PDs）被视为极具前景的光电子器件。为实现高性能UV PDs，通过构建异质结形成内建电场以抑制光生载流子复合并提升收集效率。本进展报告首先探讨了异质结的基本组成要素，包括紫外响应半导体及其他具有独特效应的功能材料；随后总结了构建晶格匹配异质结、范德华异质结构及其他类型异质结的策略；最后阐述了基于异质结/异质结构UV PDs的多种应用，包括柔性光电探测器、逻辑门及图像传感器。本研究勾勒了应用于异质结/异质结构UV PDs的多元材料体系及基础组装方法，将有助于开拓新可能性并呼吁进一步挖掘异质结潜力。

    关键词： 紫外光电探测器、异质结、半导体、范德华异质结构、晶格匹配异质结

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 自供电SnS1-xSex合金/硅异质结光电探测器在宽光谱范围内具有高灵敏度

    摘要： 合金工程与异质结构设计是提升二维材料光电探测器光敏性的两种有效方法。本研究首次通过第一性原理计算了SnS1-xSex（0≤x≤1）的能带结构并合成了相应合金纳米片。系统测试表明：在635 nm光照下，SnS0.25Se0.75展现出最高空穴迁移率（0.77 cm2·V?1·s?1）、适中光电响应度（4.44×102 A·W?1）及快速响应特性（32.1/57.5 ms）。为降低暗电流并增强光吸收，我们制备了自驱动SnS0.25Se0.75/n-Si器件，该器件实现了卓越的377 mA·W?1响应度、~1011 Jones探测率及~4.5×102的光电流/暗电流比，其上升/衰减时间短至4.7/3.9 ms。此外，器件在635-1200 nm宽波段保持稳定可重复的光开关特性。值得注意的是，这些参数达到或超越了多数已报道的IVA族层状材料自驱动光电探测器。最后通过能带排列分析了SnS0.25Se0.75纳米片与n-Si的协同效应。这些突破性成果为下一代二维合金光电子器件发展开辟了新途径。

    关键词： 合金工程、光电探测器、锡硫属化合物、物理气相沉积、范德华异质结构

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 黑磷异质结构器件中的能量耗散

    摘要： 二维黑磷（BP）因其多功能特性的独特组合，在下一代固态器件应用中日益受到关注。黑磷的超薄物理特性和较低的热导率（40–20 Wm?1 K?1）导致其在由低效且不均匀的能量耗散所引发的中等电场下易发生过早的焦耳击穿。本研究报告称，背栅黑磷器件仅在4 MV m?1的电场值下就发生焦耳击穿，且断裂集中在中心区域?？占湮⒗馄字な岛诹坠档乐械娜壤┥⒉痪龋行那虮炔喽宋露雀叱?0%。此外，为缓解早期击穿和不均匀热扩散问题，构建了垂直范德华结构。结果表明，由于集成了热性能优越的组成材料并形成了自发热移除的最优路径，垂直黑磷器件展现出比横向器件高230倍的电场强度和提升一个数量级的功率耐受性。

    关键词： 黑磷、石墨烯、散热、范德华异质结构、高电场

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 探究石墨烯-hBN异质结构中应变与掺杂的纳米级起源

    摘要： 我们采用共聚焦拉曼显微镜和最新提出的矢量分析方案，研究了二氧化硅（SiO2）衬底上剥离态石墨烯-六方氮化硼（hBN）异质结构中应变与载流子浓度的纳米级起源。研究对象包括两种异质结构：部分被hBN覆盖的SiO2基底石墨烯，以及完全封装在两片hBN薄片之间的石墨烯。我们扩展了矢量分析方法，实现了异质结构中应变与掺杂变化的分离空间成像。这使得我们能够直观量化环境因素对石墨烯载流子浓度的影响——这一长期存在争议的课题。研究进一步证明，石墨烯中的应变与载流子浓度变化源自异质结构的纳米级特征（如层间裂缝、褶皱及气泡）。对于hBN封装石墨烯中的气泡，静水压应变在气泡中心达到最大值，而载流子浓度峰值则集中于气泡边缘。研究表明拉曼光谱可作为探测石墨烯应变与掺杂的非侵入性工具，这对二维器件的工程化设计具有重要价值。

    关键词： 六方氮化硼、拉曼光谱、应变、范德华异质结构、石墨烯、hBN、掺杂

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • WSe2垂直二极管的尺寸与性能极限

    摘要： 在范德华异质结构中实现精确的掺杂分布工程，是提升二维层状材料在各类电学与光学应用中器件性能的关键要素。本研究报道了基于二硒化钨（WSe2）的纯垂直二极管，其具有原子级定义的p型、本征及n型沟道区域。通过直接蒸发高功函数金属铂和低功函数金属钆，在WSe2单晶的底面和顶面分别形成外调制p型和n型掺杂层，从而在均质WSe2层中构建出原子级锐利的p-i-n异质结。随着层数增加，垂直WSe2 p-i-n异质结中的电荷传输表现为一系列量子隧穿事件：直接隧穿、福勒-诺德海姆隧穿及肖特基发射隧穿。通过优选WSe2厚度，该垂直异质结展现出前所未有的高电流密度与低开启电压的卓越二极管特性，同时保持良好的电流整流效果。

    关键词： 电流整流、二硒化钨、范德华异质结构、量子隧穿、垂直二极管

    更新于2025-09-04 15:30:14