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原子厚度硫化钼隧穿晶体管中的双极可调整流特性

   

众所周知,高质量层状垂直异质结的制备,通常需要利用超高真空分子束外延生长等手段。然而,此类制备方法对外延材料的基底晶格匹配等要求较高。范徳华堆垛方法是近年来兴起的凝聚态物理研究前沿之一,其利用层状材料的范徳华结合力,将不同的二维、准二维材料人工堆垛成为任意异质结构,可以大大降低受基底材料的局限。该方法一经发明,立刻在凝聚态物理领域引发了全球范围的研究热潮。目前,该体系已经在介观尺度下实现了由超高质量界面引起的整数与分数量子霍尔效应、电子光学等新奇物理特性。

Fig. a) Schematic of MoS2 TC-FET; b) Rectifying behavior of the TC-FET subjected to an input of sin wave; c) TEM cross section of a typical MoS2 TC-FET.

我们发现,在少数层二硫化钼(MoS2)和金属(Au)界面之间引入隧穿h-BN,可有效降低界面处的肖脱基势垒。所获得的隧穿晶体管仅通过门电压调控即可以实现具有不同功能的整流器件,包括pn二极管、全关、np二极管、全开器件。这项工作利用电子隧穿,首次将双向可调的二极管和场效应管集成到单个纳米器件中(过去要通过集成电路才能实现),为未来超薄轻量化、柔性多工作组态的纳米器件开创了新的研究方向。相关工作发表在Nature Communications 8 (2017) 970。

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