Новый прогресс в исследовании двумерного полупроводникового гетероперехода

Недавно Канцзюнь, докторант Национальной ключевой лаборатории сверхрешеток Института полупроводников Китайской академии наук, а также в исследовательской группе Лицзинбо, Лишушен и Сяцзянбай, он работал с доктором Ванлинвангом из Национальной лаборатории им. Лоуренса Беркли. Лаборатория (ЛБНЛ). Группа исследователей добилась нового прогресса в фундаментальных исследованиях двумерных полупроводниковых гетеропереходов. Соответствующие результаты были опубликованы 30 сентября в выпуске NanoLetters, организованном Американским химическим обществом.

Полупроводниковый гетеропереход - это структура, образованная контактом различных полупроводниковых материалов. Поскольку два полупроводниковых материала, составляющих гетеропереход, имеют разные физические параметры, такие как ширина запрещенной зоны, энергия сродства к электрону, диэлектрическая постоянная и коэффициент поглощения, гетеропереход будет проявлять многие свойства, отличные от свойств одного полупроводникового материала. В традиционной области полупроводников электронные устройства, сделанные с полупроводниковым гетеропереходом в качестве сердечника, такие как фотодетекторы, светодиоды, солнечные элементы, лазеры и т. Д., Часто имеют лучшие характеристики, чем аналогичные устройства, сделанные из однопроводниковых материалов.

В последние годы новый тип двумерного полупроводникового материала, представленный двумерным дисульфидом молибдена (MoS2) и селенидом молибдена (MoSe2), быстро стал границей исследований в области материаловедения. Толщина таких полупроводников составляет всего несколько атомов, и ожидается, что они станут двумерной платформой для нового поколения электронных устройств. Накопление различных двумерных полупроводниковых слоев образует двумерный полупроводниковый гетеропереход, и новые физические явления в таком гетеропереходе также стали предметом международных исследований в области нанотехнологий.

В этом контексте исследовательская группа компаний Semiconductor и LBNL применила первый принцип для расчета структуры и электронных свойств двумерного гетероперехода MoS2 / MoSe2. Двумерные монослои MoS2 и MoSe2 имеют рассогласование кристаллической решетки 4,4%. Посредством расчета энергии деформации и энергии связи было обнаружено, что силы связывающего эффекта Фандеверси между ними было недостаточно, чтобы устранить это несоответствие, чтобы сформировать Гетеро-соединение согласования решетки, но чтобы сформировать структуру, названную Муаровыми узорами.

В паттерне Мооса методы накопления MoS2 и MoSe2 в разных областях также различаются, что приводит к различным эффектам межслойной связи и различным электростатическим потенциалам в разных областях, что будет иметь значительное влияние на электронную структуру гетероперехода. Для дальнейшего изучения регулирующего влияния паттерна Мооса на электронную структуру гетероперехода был использован новый алгоритм линейного масштабирования для расчета краевой волновой функции суперячейки MoS-паттерна MoS2 / MoSe2, содержащей 6630 атомов. Результаты показывают, что волновая функция кавитации в верхней части валентной зоны ограничена областью с сильной межслойной связью, в то время как волновая функция электронов в нижней части зоны проводимости относительно расширена, показывая только слабую локальность. Результаты показывают, что формирование паттерна Мооса и результирующая локализация волновой функции будут универсальными свойствами двумерного полупроводникового гетероперехода. Эти новые открытия послужат теоретическим руководством для создания устройств с двумерным полупроводниковым гетеропереходом.

Работа поддержана Национальным фондом выдающейся молодежи и проектом «973» Министерства науки и технологий.

Страница содержит содержимое машинного перевода.