二硫化钼摩擦电子学光电晶体管及增强型光探测器

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由于独特的电学、压电及光学等特性,二硫化钼得到了国内外研究人员的广泛关注,成为了近年来国际上的研究热点。二硫化钼可用于制备光探测器,但其光响应度较低,极大地限制了在光电探测等方面的应用。

摩擦电子学是利用摩擦产生的静电势作为门极信号来调控半导体中载流子输运特性,以实现各种功能器件的研究与应用领域,由中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士和张弛研究员于2014年首次提出。

近日,由王中林院士、张弛研究员指导的科研团队,将摩擦电子学与二硫化钼光探测器相结合,利用摩擦电有效的提高了二硫化钼光探测器的光响应度。这个工作不仅拓展了摩擦电子学在二维材料上的应用,而且证实了一种全新的通过人机交互实现光电调控的方法。相关成果发表于Advanced Science期刊(DOI: 10.1002/advs.201500419)。该研究耦合了滑动式摩擦纳米发电机与二硫化钼光电晶体管,利用接触起电产生的静电势作为门电压,通过底部摩擦层与器件的相对滑动,光探测器的光响应度可以得到显著提高。在1V偏压和100 mW/cm2光照强度下,8mm的滑动距离可使光探测器的响应度可以从221.0 A/W 增加到727.8 A/W。该研究为实现高光响应度的二硫化钼光探测器提供了全新的设计思路,在光学传感与成像、人机交互、光电探测等领域具有极其重要的应用前景。