少层黑磷场效应晶体管的快速宽带光响应
介观与纳米尺度物理
2015-06-19 v1 材料科学
摘要
少层黑磷是一种最近通过机械剥离分离出的新型元素二维材料，它是一种具有高迁移率的层状半导体，具有直接带隙，预测该带隙强烈依赖于层数，范围从 0.35 eV（体材料）到 2.0 eV（单层）。因此，黑磷是从可见光到红外光谱部分可调谐光电探测的诱人候选者。我们研究了由少层黑磷（厚度 3 nm 至 8 nm）制成的场效应晶体管 (FET) 的光响应，作为激发波长、功率和频率的函数。在暗态下，黑磷 FET 可以在空穴和电子掺杂区域进行调谐，从而实现双极性操作。我们测得的迁移率约为 100 cm2/V s，电流开关比大于 103。在光照下，黑磷晶体管显示出从可见光到 940 nm 激发波长的响应，上升时间约为 1 ms，证明了宽带和快速探测。响应度达到 4.8 mA/W，并且可以通过设计基于 PN 结的探测器来大幅增强。双极性行为与快速宽带光电探测相结合，使少层黑磷成为跨越电磁谱可见光和近红外部分进行光电探测的有前景的二维材料。
引用
@article{arxiv.1403.0565,
title = {Fast and broadband photoresponse of few-layer black phosphorus field-effect transistors},
author = {Michele Buscema and Dirk J. Groenendijk and Sofya I. Blanter and Gary A. Steele and Herre S. J. van der Zant and Andres Castellanos-Gomez},
journal= {arXiv preprint arXiv:1403.0565},
year = {2015}
}
备注
4 figures main text, 6 figures supporting information