中國粉體網(wǎng)2月13日訊  最近，中科院半導(dǎo)體所超晶格國家重點實驗室博士后楊圣雪、博士生李燕，在李京波研究員、李樹深院士和夏建白院士的團隊中，在二維GaS超薄半導(dǎo)體的基礎(chǔ)研究中取得新進展。相關(guān)成果發(fā)表在2014年2月7日英國皇家化學(xué)會主辦的《納米尺度》(Nanoscale)上,《Nanoscale》是納米材料領(lǐng)域頂尖期刊，2013年的影響因子為6.233。

　　二維半導(dǎo)體材料擁有獨特的物理性質(zhì)，可以應(yīng)用于不同的技術(shù)領(lǐng)域，因此成為了納米交叉學(xué)科的研究熱點。石墨烯是目前研究最為廣泛的二維材料，但由于其帶隙為零，限制了它在許多領(lǐng)域中的應(yīng)用。作為石墨烯的類似物，具有半導(dǎo)體帶隙的金屬硫化物備受關(guān)注�；�于這些二維半導(dǎo)體材料的光電器件具有優(yōu)越的性能，并且可以設(shè)計復(fù)雜的器件結(jié)構(gòu)。由于大的比表面積，這些二維材料具有很好的氣敏傳感能力。制備這些二維材料的單層或少層結(jié)構(gòu)有許多的方法，如微機械剝離、外延生長、化學(xué)氣相沉積、液相剝離等等。近年來，以MoS2為代表的層狀過渡金屬硫化物在理論上和實驗中都取得了重要的研究進展。研究更多新的二維半導(dǎo)體材料，設(shè)計各種新的結(jié)構(gòu)和器件成為了半導(dǎo)體納米科學(xué)的一個重要部分。

　　在這種背景下，半導(dǎo)體所李京波小組設(shè)計了基于超薄GaS的紅外光探測器，研究了在不同氣體環(huán)境下該探測器的不同光響應(yīng)現(xiàn)象，并且基于第一性原理計算結(jié)果解釋了不同光響應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。GaS作為重要的金屬硫化物之一，具有高度各向異性的結(jié)構(gòu)，并且擁有優(yōu)良的電學(xué)、光學(xué)和機械性質(zhì)。課題組設(shè)計的探測器對633nm的紅光展現(xiàn)出了高效快速并且穩(wěn)定的響應(yīng)，且在NH3環(huán)境下光敏性高達64.43 AW-1，同時得到了很高的外部量子效率(12621%)。NH3作為電子給體可以為GaS提供電子，增加了n-型GaS的載流子密度，而O2作為電子受體可以接受來自GaS的電子，從而減少GaS的載流子密度，所以在NH3環(huán)境下，該探測器得到比在空氣和O2條件下更好的光敏性質(zhì)。這些實驗和理論中的發(fā)現(xiàn)說明新型超薄金屬硫化物二維半導(dǎo)體材料可以被用于高效的納米傳感器、光探測器、光開關(guān)、場效應(yīng)晶體管、光電子電路等微納光電器件中。

　　該工作得到了國家杰出青年基金和科技部973項目的支持。