清潔摻雜策略產(chǎn)生更靈敏的光電晶體管
二維(2D)層狀材料庫不斷增長，從基本的二維材料到金屬硫?qū)倩?。與散裝材料不同，2D層狀材料具有新穎的特性，在下一代電子和光電子器件中具有巨大的潛力。
摻雜工程是控制二維材料特殊性質(zhì)的重要且有效的方法，可應(yīng)用于邏輯電路、傳感器和光電器件。然而，在摻雜過程中必須使用額外的化學(xué)物質(zhì)，這可能會污染材料。這些技術(shù)只能在材料合成或器件制造過程中的特定步驟中實現(xiàn)。
在eLight上發(fā)表的一篇新論文中，由深圳大學(xué)張涵教授和布法羅大學(xué)ParasNPrasad教授領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家團隊研究了實施中子嬗變摻雜來操縱電子轉(zhuǎn)移。他們的論文標題為第一次展示了這種變化。
中子嬗變摻雜(NTD)是一種可控的原位置換摻雜方法，它利用熱中子與半導(dǎo)體中原子核的核反應(yīng)。它提供了一種無需額外試劑即可有意摻雜二維材料的新方法。NTD可以在基于2D材料的設(shè)備制造過程中的任何步驟中引入，甚至可以在制造后使用。
NTD于1975年成功開發(fā)用于Si、磷化鎵(GaP)和磷化銦(InP)等體半導(dǎo)體。1991年，與錫(Sn)相關(guān)的淺施主可以通過NTD均勻地引入到塊狀硒化銦(InSe)晶體中。2D層狀I(lǐng)nSe基光電探測器的進一步性能改進受到摻雜InSe的低載流子密度的限制。如果可以通過NTD的“清潔”方法來操縱和優(yōu)化基于2D層狀I(lǐng)nSe的光電探測器性能，那將是令人著迷的。
研究團隊首次實現(xiàn)了通過NTD摻雜2D層狀I(lǐng)nSe。他們成功地縮小了帶隙并增加了SN??摻雜的層狀I(lǐng)nSe的電子遷移率，反映了顯著的改進。他們將場效應(yīng)電子遷移率從1.92cm2V-1s-1提高到195cm2V-1s-1。同時，光電探測器的響應(yīng)度提高了大約50倍，達到397A/W。
研究團隊認為，NTD對材料研究的未來有著巨大的希望。它應(yīng)該為基于材料的技術(shù)帶來重大的新機遇。NTD方法下，可以隨時嚴格控制和引入摻雜劑，提高效率。通過在原子水平上進行摻雜，研究人員和行業(yè)可以確保將摻雜劑放置在正確的位置，并了解摻雜劑在該位置的精確影響。最后，NTD可用于保護人員，特別是在檢測氣體或其他生物問題時。
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