P型二硫化鎢晶體管在光電探測器中的應用

近日，西安交通大學與澳大利亞國立大學的研究者共同利用氯化鈉（NaCl）輔助的氣相化學沉積方法成功實現了P型單層二維二硫化鎢（WS2）的可控生長，幷製備了P型二硫化鎢晶體管，適合應用于光電探測器中。

光電探測器是用來探測光的裝置，廣泛應用在天文學、光譜學、激光測距和閃爍計數等方面。作爲光電探測器的重要材料之一，半導體質量直接影響光電探測器的探測靈敏度、極低暗電流、高工作溫度等指標。

近年來，隨著科學技術的不斷成熟，研究發現基于二維半導體材料的光電晶體管在探測靈敏度、極低暗電流、高工作溫度等指標均超越了傳統薄膜器件的理論極限，因而深受新一代光電探測技術研究者的青睞。作爲過渡金屬硫化物二維半導體材料的代表，WS2和MoS2（二硫化鉬）因具有原子級厚度、優异的載流子遷移率及帶隙可調的特性，而成爲光電晶體管溝道材料的理想候選者之一。

據中鎢在綫瞭解，WS2和MoS2均是一種具有與石墨烯層狀結構相似的N型半導體材料，層間以範德瓦爾斯力連接，層內以W-S共價鍵鏈接，由于結構的特殊性，也就賦予它們良好的熱學、光學、電學和力學等性能。然而，由于基于二維N型半導體材料的場效應晶體管（FET）難以集成到現有的互補金屬氧化物半導體製作工藝（CMOS）中，不利于二維材料在光電探測器中的應用。

爲了解决上述的問題，研究者就使用NaCl作爲促進劑來實現P型WS2的氣-液-固（VLS）可控生長。更值得一提的是，使用該方法製備出來的P型二硫化鎢具有較高的結晶度和量子效率，因而更適合製作晶體管應用于光電探測器中。該研究工作爲實現P型 WS2與互補金屬氧化物半導體製作工藝的集成應用提供了新的思路。

該研究成果已以“Vapor–Liquid–Solid Growth of Morphology-Tailorable WS2toward P-Type Monolayer Field-Effect Transistors”爲題發表在國際知名期刊（ACS Applied Materials & Interfaces）上。

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