P型二硫化钨晶体管在光电探测器中的应用

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近日，西安交通大学与澳大利亚国立大学的研究者共同利用氯化钠（NaCl）辅助的气相化学沉积方法成功实现了P型单层二维二硫化钨（WS2）的可控生长，并制备了P型二硫化钨晶体管，适合应用于光电探测器中。

P型WS2场效应晶体管的的气液固生长图片（图源：西安交大）

光电探测器是用来探测光的装置，广泛应用在天文学、光谱学、激光测距和闪烁计数等方面。作为光电探测器的重要材料之一，半导体质量直接影响光电探测器的探测灵敏度、极低暗电流、高工作温度等指标。

近年来，随着科学技术的不断成熟，研究发现基于二维半导体材料的光电晶体管在探测灵敏度、极低暗电流、高工作温度等指标均超越了传统薄膜器件的理论极限，因而深受新一代光电探测技术研究者的青睐。作为过渡金属硫化物二维半导体材料的代表，WS2和MoS2（二硫化钼）因具有原子级厚度、优异的载流子迁移率及带隙可调的特性，而成为光电晶体管沟道材料的理想候选者之一。

据中钨在线了解，WS2和MoS2均是一种具有与石墨烯层状结构相似的N型半导体材料，层间以范德瓦尔斯力连接，层内以W-S共价键链接，由于结构的特殊性，也就赋予它们良好的热学、光学、电学和力学等性能。然而，由于基于二维N型半导体材料的场效应晶体管（FET）难以集成到现有的互补金属氧化物半导体制作工艺（CMOS）中，不利于二维材料在光电探测器中的应用。

WS2图片

为了解决上述的问题，研究者就使用NaCl作为促进剂来实现P型WS2的气-液-固（VLS）可控生长。更值得一提的是，使用该方法制备出来的P型二硫化钨具有较高的结晶度和量子效率，因而更适合制作晶体管应用于光电探测器中。该研究工作为实现P型 WS2与互补金属氧化物半导体制作工艺的集成应用提供了新的思路。

该研究成果已以“Vapor–Liquid–Solid Growth of Morphology-Tailorable WS2toward P-Type Monolayer Field-Effect Transistors”为题发表在国际知名期刊（ACS Applied Materials & Interfaces）上。