大尺寸SnS2/MoS2垂直双层异质结的直接合成

自从石墨烯被发现以来,二维半导体材料,如MoS2, WS2, SnS2等,因为具有独特的电学、光学、化学等方面的性能而越来越吸引了研究人员的注意。基于这些二维单体材料的排列组合,具有不同能带结构的二维范德华异质结逐渐成为了当前的研究热点。理论和实验都表明,半导体异质结的带阶在其应用方面扮演很重要的角色,具有Ⅱ型能带的异质结能导致电荷空穴分离,从而在光电领域有很好的应用。同时,由两种有晶格失配的单层材料形成的二维范德华异质结中,由于内部的耦合作用,亚晶格的对称性会被破坏,会形成周期性的莫尔图案,这将可能观察到独特的物理现象,如量子自旋霍尔效应等。

aemweizhongming最近,中国科学院半导体研究所李京波研究员和魏钟鸣研究员领导的团队,采用直接化学气相沉积法成功获得了高质量、大尺寸、高产率的二维双层SnS2/MoS2异质结。理论上,这种异质结具有很大的带阶及很高的失配度(15%)。光学测试表明,异质结区域具有明显的PL淬灭,这是由这种独特的Ⅱ型能带导致的。由于具有高的失配度,这种异质结的高分辨透射电镜图片显示具有明显的莫尔图案(Moiré patterns)。场效应测试表明,这种异质结有很高的迁移率(27.6 cm2 V1 s1),高的光响应度(1.36 A/W),同时还具有明显光伏效应。这种异质结有望在未来的光电领域有重要的应用。相关论文近期在线发表在Advanced Electronic Materials(DOI: 10.1002/aelm.201600298)上。