具有本征简并性的四元2D BiCuSeO p型半导体的化学气相沉积
研究背景
由于带间隧穿(BTBT)，Esaki二极管具有负微分电阻(NDR)，是隧穿场效应晶体管(TFET)制造的基础。由于其极薄的厚度、静电栅极调节和高兼容性，2D半导体被广泛应用于TFET的制备。然而，p型2D半导体的低载流子浓度和有限选择严重影响了2D-2D TFET的高性能。然而，只有少数种类的p型2D半导体被发现。2D材料的载流子浓度，即使经过静电栅极调制也太低(<1018 cm-3)，无法满足Esaki二极管(>1019 cm-3)的要求。挖掘具有本征p型简并性的2D半导体是迫切需要的，这有利于缓解这些问题。
成果介绍
有鉴于此，近日，中科院苏州纳米所张凯研究员团队报道了四元2D BiCuSeO纳米片的CVD合成。生长的BiCuSeO纳米片厚度≈6.1 nm(≈7层)，晶畴大小≈277 μm，具有良好的环境稳定性。本文全面揭示了BiCuSeO的本征p型简并性，即使在少层也能保持。通过改变厚度和温度，BiCuSeO纳米片的载流子浓度可在1019~1021 cm-3范围内调节，BiCuSeO的霍尔迁移率≈191 cm2 V-1 s-1(在2 K下)。此外，利用BiCuSeO的p型简并性，制备了典型的BiCuSeO/MoS2 TFET。负微分电阻趋势的出现和通过栅极电压和温度调制的多功能二极管显示了BiCuSeO纳米片的巨大实际应用潜力。这些结果为多元2D材料的CVD合成和高性能隧穿器件的合理设计奠定了基础。文章以“Chemical Vapor Deposition of Quaternary 2D BiCuSeO p-Type Semiconductor with Intrinsic Degeneracy”为题发表在顶级期刊Advanced Materials上。
