二维MoS2/WSe2异质结的光电性能研究

皇甫路遥，戴梦德，南海燕，顾晓峰，肖少庆

(江南大学电子工程系，物联网技术应用教育部工程研究中心，无锡 214122)

0 引 言

过渡金属硫族化物(TMD)作为一种新型的二维层状材料，其层与层之间通过范德华力结合而成。相比于其他块状材料，这些独特的二维材料具有优异的电学性质、光学特性以及机械强度等。和传统的硅基器件相比，二维材料光电器件为满足日益增长的电子市场需求提供了新的思路，可广泛应用于光电子器件、集成电路以及电化学等科技领域[1-6]。

二硫化钼(MoS2)属于典型的过渡金属硫族层间化合物，由单层到多层对应着直接带隙向间接带隙的转变，在可见光波长范围内具有卓越的光电探测能力[7-9]。室温下单层MoS2场效应晶体管(FET)的电流开关比可达108[10]，有效电子迁移率可达700 cm2/(V·s)[6,11]。在稳定状态下耗能比传统硅晶体管小十万倍，其光响应特性也远优于石墨烯器件[12]，已广泛应用于柔性光电探测器、锂电池电极[13]等领域。

二硒化钨(WSe2)是一种可以实现电子空穴双极输运的间接带隙半导体材料[14]。WSe2由于具有较高的开关比，较高的迁移率和卓越的光学特性等优点使其成为制作光探测器等光电器件的优秀材料[15-16]。WSe2场效应晶体管的光响应时间可达到毫秒级别，在可见波长区域内响应度范围在10-1～105A/W[17]。

虽然MoS2/WSe2异质结结构具有优异的物理性能，比如响应快、响应范围宽和光电转换效率高等[18-20]，但科研人员对实际应用的光电器件的研究还很有限。本文采用机械剥离干法转移制备了高质量且均匀的MoS2/WSe2垂直异质结，并制成场效应晶体管分别研究了其光学和电学性能，表明MoS2/WSe2异质结构可以作为高性能光电探测器合适的沟道材料。……