低温MOCVD合成高迁移率二维InSe
材料科学
2025-09-26 v1
摘要
二维镓硒化物（2D InSe）是一种层状半导体，具有高电子迁移率，并可实现从bulk（1.25 eV）到单层（2.8 eV）的可调带隙。这些特性使其成为未来逻辑器件和光电子器件的强有力候选材料。然而，实现相纯的InSe仍具挑战性，因为镓-硒（In-Se）相图复杂且化学前驱体对生长条件极为敏感。在MOCVD合成过程中难以控制形成何种In-Se相。尽管存在这些挑战，MOCVD被视为合成InSe最具前景的方法，因其能够实现晶圆规模、均匀且可控的沉积——这是器件集成的关键要求。在本研究中，我们系统调查了在低温下（高度相关于各种集成方案）通过MOCVD合成InSe的条件。通过变化Se/In前驱体比例和生长温度，我们构建了覆盖In富、等摩尔和Se富InxSey相图。拉曼光谱和原子力显微镜（AFM），辅以能谱X射线光谱（EDS）和扫描电子透射显微镜（STEM），确认了2D InSe形成的条件。原子分辨率的横截面扫描电子透射显微镜也揭示了InSe与砖晶衬底通过特定界面重构实现的皮米晶取向。通过大尺度范围内的横向X射线衍射验证了这种皮米晶取向。经优化条件生长的样品表现出可见范围内的强光吸收，尤其在表现出较高的电子迁移率，凸显了MOCVD合成材料的潜力。
引用
@article{arxiv.2509.21082,
title = {Low Temperature MOCVD Synthesis of high-mobility 2D InSe},
author = {Robin Günkel and Oliver Maßmeyer and Markus Stein and Sebastian Anhäuser and Kalle Bräumer and Rodrigo Sandoval Rodriguez and Daniel Anders and Badrosadat Ojaghi Dogahe and Max Bergmann and Milan Solanki and Nils Fritjof Langlotz and Johannes Glowatzki and Jürgen Belz and Andreas Beyer and Gregor Witte and Sangam Chatterjee and Kerstin Volz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.21082},
year = {2025}
}