华科大吴燕庆教授团队在新型二维半导体器件研究上获进展

发布时间：2016-03-16来源：本站 浏览量：2749

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               3月10日，《先进材料》（Advanced Materials，影响因子17.493，DOI:10.1002/adma.201506352）在线刊发了华中科技大学脉冲强磁场科学中心“青年千人”吴燕庆教授团队题为“宽频谱与高光电响应度的黑磷光电探测器”（Broadband Black-Phosphorus Photodetectors with High Responsivity）的论文。

　   黑磷（Black Phosphorus）是一种近年来被发现的二维半导体材料，这种材料具有较窄的直接带隙和很高的载流子迁移率，因而非常适合于未来电子器件与光电器件。该论文用微纳加工法制备了一个阵列的黑磷场效应管光电探测器，这些器件具有不同的有效沟道长度，最短达到100nm。研究揭示了黑磷光电探测器的光响应度与其沟道长度的平方成反比例关系，其中100nm沟长的探测器在室温下表现出非常高的光电响应度。对633nm波长的入射激光，其光响应度达4.3 × 10⁶ A/W，这是目前世界上黑磷基光电探测器的最高响应值，也居于所有二维材料同类器件前列；与其他同类器件相比，该探测器能在较宽波长范围维持高响应度，如对于900nm的近红外光，响应度也在10³A/W以上。同时，该团队首次对黑磷光电探测器进行了低温探测，并对其响应度和光电效率相较于常温的大幅提升作了系统的机理分析。该论文的第一作者为物理学院2013级博士生黄明强。

　　此外，今年2月14日，英国皇家化学学会旗下学术期刊Nanoscale（DOI: 10.1039/C5NR06647F）在线刊发了吴燕庆团队的另一篇论文《双极性黑磷晶体管的噪声机理研究》(Mechanisms of current fluctuation in ambipolar black phosphorus field-effect transistors)。通过噪声测试手段在不同温度下对双极性黑磷晶体管的电学输运和噪声机理进行了研究。结果表明黑磷晶体管表现出双极性输运特性，其p型黑磷晶体管的噪声机制为载流子浓度，而n型黑磷晶体管的噪声机制是迁移率涨落。该结果对层状黑磷半导体的进一步开发和应用具有重要的理论和实际意义。