Grundlæggende og fotodetektoranvendelse af van der Waals Schottky-kryds

Krydset bestående af traditionelle metaller og 2D-halvledere er en nøglekomponent i halvlederenheder.

Ideelt set kan Schottky-barrierehøjde (SBH) opnås baseret på den relative justering af energiniveauer i henhold til Schottky-Mott-reglen. Schottky-Mott-reglen var dog ugyldig på grund af Fermi level pinning (FLP) effekten, det er vanskeligt at tune SBH ved at ændre arbejdsfunktionen af ​​metaller. Det præcise design og modulering af SBH er udfordrende, og spørgsmålet om FLP bør behandles.

I denne gennemgang opsummerede forfatterne det grundlæggende koncept for vdW Schottky-krydset, herunder båndjusteringen ved grænsefladen og SBH-ekstraktionsmodellerne. Derefter blev FLP's oprindelse og strategierne til at eliminere FLP introduceret.

Med hensyn til 2D overfladekontakt, indsættelse af bufferlag, vdW-kontakt med 3D-metal ved tør overførselsmetode og konstruktion af al 2D vdW-kontakt ved hjælp af semimetalliske 2D-materialer blev henholdsvis introduceret for at minimere SBH.

I mellemtiden kan 1D-kantkontakt ved ætsning eller faseovergang også realisere Fermi-niveaudepinning. På basis af 2D vdW Schottky-forbindelser, som effektivt kan begrænse FLP-effekten, blev modulering af Schottky-barrieren via eksternt felt, såsom elektrostatisk gating og ferroelektrisk polarisering og belastning, yderligere introduceret.

Forskningen er publiceret i tidsskriftet Advanced Devices &Instrumentation .

Den seneste udvikling af fotodetektorer baseret på 2D Schottky-kryds blev derefter opsummeret, som viser karakteristika for høj følsomhed, selvdrevet drift og hurtig respons. Sammenlignet med konventionel bulk Schottky junction fotodetektor forventes 2D Schottky junction enheden at have lavere mørkestrøm.

Desuden udviste alle-2D vdW-kryds, der anvender semimetalliske 2D-materialer, højere energikonverteringseffektivitet og effektiv kontrol af Schottky-barrieren på grund af den eliminerede FLP. Justerbarheden af ​​Schottky-kryds muliggjorde også realiseringen af ​​rekonfigurerbare fotodioder, hvilket er gavnligt til multifunktionel fotodetektion.

Forfatterne opsummerede yderligere strategierne til forbedring af fotodetektion baseret på vdW Schottky junction ud fra aspekterne af forbedret optisk absorption, udvidet bølgelængdeområde, øget fotogain og design af anisotropisk 2D-metal.

Schottky-kryds har vigtige anvendelsesaspekter inden for fotodetektion. Imidlertid begrænser den dårlige opretning og ukontrollerede bærertransportegenskaber i 2D Schottky-kryds dens anvendelse, hvilket skyldes den stærke FLP-effekt.

Forskellige slags 2D-halvmetaller giver rigelige valgmuligheder til udformningen af ​​vdW Schottky-krydset baseret på arbejdsfunktionen af ​​2D-metaller i henhold til Schottky-Mott-reglen. Fermi-niveauerne af 2D-metaller kan nemt moduleres, hvilket muliggør den fleksible tuning af SBH, hvilket er afgørende for at realisere det fulde potentiale af 2D Schottky-kryds og yderligere forbedre fotodetektionsydelsen.

De fremtidige retninger kan fokusere på fremstillingen af ​​vdW Schottky-kryds i stor skala, fleksibel modulering af Schottky-barrierebredden og mekanismer for afstembar hot-electron fotodetektion.

Flere oplysninger: Jing-Yuan Wu et al., Fundamental and Photodetector Application of Van Der Waals Schottky Junctions, Advanced Devices &Instrumentation (2023). DOI:10.34133/adi.0022

Leveret af Advanced Devices &Instrumentation