光電探測(cè)器

金屬半導(dǎo)體接觸。Credit: Advanced Devices & Instrumentation

傳統(tǒng)金屬與二維半導(dǎo)體的結(jié)合部是半導(dǎo)體器件的關(guān)鍵部件。理想情況下，根據(jù)肖特基-莫特規(guī)則，可以根據(jù)能級(jí)的相對(duì)排列獲得肖特基勢(shì)壘高度(SBH)。然而，由于費(fèi)米能級(jí)釘住(FLP)效應(yīng)，Schottky-Mott規(guī)則無(wú)效，很難通過改變金屬的功函數(shù)來(lái)調(diào)整SBH。SBH的精確設(shè)計(jì)和調(diào)制具有挑戰(zhàn)性，必須解決FLP問題。

本文綜述了vdW肖特基結(jié)的基本概念，包括界面處的能帶對(duì)準(zhǔn)和SBH提取模型。然后介紹了FLP的產(chǎn)生原因和消除FLP的策略。

在二維表面接觸方面，分別提出了插入緩沖層、采用干轉(zhuǎn)移法與三維金屬接觸、利用半金屬材料構(gòu)建全二維vdW接觸等方法，以最大限度地減少SBH。

同時(shí)，通過刻蝕或相變的一維邊緣接觸也可以實(shí)現(xiàn)費(fèi)米能級(jí)脫釘。在二維vdW肖特基結(jié)能有效抑制FLP效應(yīng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步介紹了靜電門控、鐵電極化和應(yīng)變等外場(chǎng)對(duì)肖特基勢(shì)壘的調(diào)制。

這項(xiàng)研究發(fā)表在《先進(jìn)設(shè)備與儀器儀表》雜志上?？偨Y(jié)了基于二維肖特基結(jié)的光電探測(cè)器的最新進(jìn)展，這些探測(cè)器具有高靈敏度、自驅(qū)動(dòng)工作和快速響應(yīng)的特點(diǎn)。與傳統(tǒng)的大塊肖特基結(jié)光電探測(cè)器相比，二維肖特基結(jié)器件有望具有更低的暗電流。

此外，由于消除了FLP，采用半金屬二維材料的全二維vdW結(jié)具有更高的能量轉(zhuǎn)換效率和對(duì)肖特基勢(shì)壘的有效控制。肖特基結(jié)的可調(diào)性也使得光電二極管的可重構(gòu)成為可能，這有利于實(shí)現(xiàn)多功能光電探測(cè)。

作者進(jìn)一步從增強(qiáng)光吸收、延長(zhǎng)波長(zhǎng)范圍、增加光增益和設(shè)計(jì)各向異性二維金屬等方面總結(jié)了改進(jìn)基于vdW肖特基結(jié)的光探測(cè)的策略。

肖特基結(jié)在光電探測(cè)領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。然而，由于較強(qiáng)的FLP效應(yīng)，二維Schottky結(jié)的整流和不受控制的載流子輸運(yùn)特性限制了其應(yīng)用。

根據(jù)肖特基-莫特規(guī)則，不同種類的二維半金屬為基于二維金屬的功函數(shù)設(shè)計(jì)vdW肖特基結(jié)提供了豐富的選擇。二維金屬的費(fèi)米能級(jí)可以很容易地調(diào)制，從而實(shí)現(xiàn)SBH的靈活調(diào)諧，這對(duì)于充分發(fā)揮二維肖特基結(jié)的潛力和進(jìn)一步提高光電探測(cè)性能至關(guān)重要。

未來(lái)的研究方向可以集中在大規(guī)模vdW肖特基結(jié)的制造、肖特基勢(shì)壘寬度的柔性調(diào)制和可調(diào)諧熱電子光探測(cè)機(jī)制。