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晶圆级二维硒化铟的制备与光电特性研究

来源: X-MOL 2017-07-04 13:48:33

近日，香港理工大学的郝建华（点击查看介绍）团队利用脉冲激光沉积（PLD）技术，成功制备了晶圆级、高质量的二维层状硒化铟（InSe）薄膜。同时，他们基于该薄膜设计的光电晶体管实现了从紫外到近红外的高灵敏光电探测。

在后石墨烯时代，以InSe为代表的III-VI族二维半导体化合物，以可谐调的能隙、优异的电学及光电特性，在纳米电子器件、光催化、光电探测等领域具有广泛的应用。最近，石墨烯之父——曼彻斯特大学的Andre Geim教授研究组在Nature Nanotechnol. 上发表了在超薄InSe中观测到高电子迁移率及量子霍尔效应，认为InSe将会成为二维半导体在未来电子产业应用中的领跑者。然而受该材料的结构及特殊性质的影响，二维InSe样品到目前为止只能通过机械剥离或者溶液剥离的方法制备。这样得到的样品尺寸过小（通常在微米级），严重制约了这类材料在实际器件方面的开发与应用。

香港理工大学郝建华教授团队采用低成本、快速、简易的PLD技术，在二氧化硅衬底上实现了晶圆级的二维InSe薄膜。经过表面形貌与结构表征，层状InSe膜表现出连续均匀的表面、高结晶化以及对薄膜厚度的精确控制。光学性能表征显示InSe薄膜拥有基于层数的较宽可谐调能隙（1.26-2.20 eV）。接近1 eV的可调范围超过大部分二维材料领域中的其他材料。此外，基于单层InSe薄膜制成的晶体管体现了Ｎ型半导体特性及高电子迁移率。同时，在不同波长的光照下，多层InSe薄膜展示了从紫外到近红外的宽域光响应。光响应率可达27 A/W，超过同等条件下基于大面积石墨烯或二硫化钼的光电探测器。以上研究不仅解决了晶圆级InSe在器件应用中的材料制备问题，而且对未来高性能光电子器件的开发有重要的指导意义。

相关成果近期发表在ACS Nano上，文章的通讯作者为香港理工大学的郝建华教授，第一作者为香港理工大学的博士生杨志斌。

该论文作者为：Zhibin Yang, Wenjing Jie, Chun-Hin Mak, Shenghuang Lin, Huihong Lin, Xianfeng Yang, Feng Yan, Shu Ping Lau, and Jianhua Hao

郝建华教授简介

郝建华教授，本科、硕士和博士毕业于华中科技大学，并先后工作于美国Penn State University，加拿大University of Guelph和香港大学。2006年起，郝建华教授加盟香港理工大学，现任应用物理系副主任。目前，郝建华教授已发表超过200篇学术论文，研究兴趣包括金属离子掺杂发光材料与器件、功能性薄膜、二维材料、压电光子学和纳米发电机。

材料学

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