中國科學家突破二維半導體材料異質外延技術，在光探測材料與器件領域取得重要進展
鳳凰科技 2024-12-12 01:37:35 3
IT之家 12 月 11 日訊息，上海應用技術大學團隊攜手國科大杭州高等研究院、美國麻省理工學院（MIT）等國內外單位，在二維半導體材料異質外延方面取得重要進展。
專案背景簡介
隨著我國在高效能探測技術領域應用需求的持續增長，對新型光探測材料提出了更高要求。
作為光電探測技術最核心材料之一，異質外延半導體材料因其優異的光電效能展現出廣闊的應用前景。
然而，受晶格匹配限制，這些材料在單一襯底上的異質外延往往面臨較高的晶格應變，導致介面質量下降，晶體缺陷增加，面臨諸多“卡脖子”技術，同時昂貴的半導體裝置及複雜的半導體工藝技術限制了其廣泛應用。
專案介紹
上海應用技術大學材料科學與工程學院房永徵、劉玉峰教授團隊，依託“光探測材料與器件”上海高水平地方高校創新團隊及上海市光探測材料與器件工程技術研究中心等高水平平臺，透過“面內自適應異質外延”策略，成功實現了二維半導體單晶材料在 c 面藍寶石襯底上的高取向外延生長。
該方法透過晶體取向的 30° 旋轉，有效調控壓應力與拉應力，實現應變的可容忍性，使不同晶格常數的異質外延單晶與藍寶石襯底之間形成可控的介面應變。更重要的是，基於該異質外延材料的光探測器件較非外延器件展現出更優異的光探測效能。
實驗結果表明，基於在 c 面藍寶石襯底上異質外延生長的異質外延單晶構建的光電探測器在 450 nm 波長的鐳射照射下，響應時間為 367.8 μs，探測率達到 3.7×10¹² Jones，線性動態範圍 (LDR) 高達 113 dB，遠超傳統玻璃襯底器件。
此外，該光電探測器在多次開關迴圈和長時間測試中保持穩定，展現出優異的執行可靠性和長的器件壽命，為新型半導體材料異質外延生長及其器件應用提供了新的實驗方法和理論支撐。
相關成果以“In-Plane Adaptive Heteroepitaxy of 2D Cesium Bismuth Halides with Engineered Bandgaps on c-Sapphire”為題於 2024 年 12 月 4 日在材料類頂刊 Advanced Materials (2024，2413852，1-11，影響因子：27.4) 上發表。
IT之家附上參考地址
In-Plane Adaptive Heteroepitaxy of 2D Cesium Bismuth Halides with Engineered Bandgaps on c-Sapphire