栅极可调碳纳米管-MoS2 异质结 p-n 二极管
材料科学
2013-10-24 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
p-n 结二极管和场效应晶体管 (FET) 是现代电子学和光电子学中两种最普遍的基本构建模块。近年来，低维材料的出现表明这些组件可以缩小至原子厚度。尽管已从单层材料及其异质结构中实现了高性能场效应器件，但源自超薄材料的 p-n 异质结二极管却显著缺失，这限制了复杂电子和光电子电路的制造。在此，我们展示了一种栅极可调的 p-n 异质结二极管，分别使用半导体单壁碳纳米管 (s-SWCNTs) 和单层二硫化钼 (SL-MoS2) 作为 p 型和 n 型半导体。这两种直接带隙半导体的垂直堆叠形成了一个异质结，其电学特性可通过施加栅极偏压进行调节，从而实现从绝缘到整流的广泛电荷输运行为，其正向与反向偏置电流比超过 。该异质结二极管对光照射也有强烈响应，外量子效率 (EQE) 为 25%，且光响应速度快于 。鉴于 SWCNTs 的电学性质随手性变化而呈现多样性，且越来越多的原子级薄二维纳米材料被分离出来，此处提出的栅极可调 p-n 异质结概念应具有广泛的普适性，可用于实现多样化的超薄、高性能电子学和光电子学器件。
引用
@article{arxiv.1310.6072,
title = {Gate-tunable carbon nanotube-MoS2 heterojunction p-n diode},
author = {Deep Jariwala and Vinod K. Sangwan and Chung-Chiang Wu and Pradyumna L. Prabhumirashi and Michael L. Geier and Tobin J. Marks and Lincoln J. Lauhon and Mark C. Hersam},
journal= {arXiv preprint arXiv:1310.6072},
year = {2013}
}
备注
4 figures. Combined with supporting information Proceedings of the National Academy of Sciences of U.S.A. (2013)