二維（2D）材料在未來的電子和光電器件中具有廣闊的應(yīng)用前景。特別是，基于二維材料的光電探測器由于其優(yōu)異的光電探測性能而得到了廣泛的研究。由于其優(yōu)異的電學(xué)和光學(xué)特性，二維硒化銦（α-In
2Se
3）是一種很好的光電探測應(yīng)用材料。此外，α-In
2Se
3樣品，包括原子厚度的α-In
2Se
3層，呈現(xiàn)鐵電性質(zhì)。在此，我們報道了多層石墨烯(Gr)/α-In
2Se
3/Gr基鐵電半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(FeS-FETs)的制備及其電學(xué)和光電性能。我們還討論了影響Gr/α-In
2Se
3/Gr異質(zhì)結(jié)構(gòu)中電子和光電子輸運的物理機理。在傳輸特性曲線中觀察到較大的遲滯，這歸因于MTL α-In
2Se
3的鐵電極化和載流子俘獲-去俘獲效應(yīng)。所制備的FeS-FETs的光電性能取決于α-In
2Se
3的鐵電特性，并且可以容易地進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到10 AW
-1的最大光響應(yīng)率和4.4x10
12cmHz
1/2W
-1的最大比探測率。
圖1. 制備的多層（MTL）石墨烯Gr/α-In
2Se
3/Gr器件的(a)示意圖和(b)掃描電鏡圖（SEM）。(c)MTL Gr和α-In
2Se
3的原子力顯微鏡（AFM）圖像。(d)使用地形分析確定的二維漏極MTL Gr觸點（紅色）、MTL In
2Se
3觸點（綠色）和源MTL Gr觸點（藍(lán)色）的厚度。
IDS、
VDS和
VGS分別表示漏極電流、漏源電壓和柵源電壓。
圖2. (a)不同柵源電壓(
VGS)下Gr/α-In
2Se
3/Gr器件的漏極電流(
IDS)-漏源電壓(
VDS)。插圖中包括Gr/α-In
2Se
3/Gr器件在3、4和5 V的
VDS時的傳輸特性曲線。(b)
IDS-
VDS在不同激光功率密度下的特征。
VBG表示背柵電壓。
圖3. (a)在黑暗和不同激光功率密度下，石墨烯(Gr)/α-In
2Se
3/Gr基鐵電半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的漏極電流(
IDS)–背柵電壓(
VBG)傳輸特性曲線，以及在不同激光功率密度時(b)光電流(
IPH)，(c)光響應(yīng)(
Rl)和(d)比探測率(
D*)對
VBG的依賴性，
VDS為1V。
圖4. (a)漏極電流(
IDS)和(b)光電流(
IPH)對背柵電壓(
VBG)和正反向激光功率密度的依賴性，
VDS為5V。(c)Gr/α-In
2Se
3/Gr器件在不同操作條件下垂直方向的能帶圖，說明了電偶極極化對電子輸運的影響。其中Gr和MTL分別表示石墨烯和多層膜，
VFB和
Ef分別表示平帶電壓和費米(Fermi)能級。
圖5. (a)光響應(yīng)(
Rl)和(b)比探測率(
D*)對背柵電壓(
VBG)和正反向激光功率密度的依賴性，
VDS為5V。
相關(guān)研究成果由朝鮮大學(xué)電機工程系A(chǔ)bdelkader Abderrahmane等人于2021年發(fā)表在J Mater Sci: Mater Electron (https://doi.org/10.1007/s10854-021-06528-8)上。原文：Tunable optoelectronic properties of a two-dimensional graphene/α-In
2Se
3/graphene-based ferroelectric semiconductor field-effect transistor。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
.jpg)
