用于逻辑器件制造的二维材料中的光电透镜

美国国立大学的科学家们发现了一种在二硫化钼（mote2）异质结构上进行光诱导电子掺杂的方法，用于制造下一代逻辑器件。

二维（2d）过渡金属二茂金属（TMD）是下一代电子器件发展的重要基石。这些材料具有原子性的薄，并具有独特的电性能。研究人员有兴趣利用二维TMD制作基本逻辑电路元件，开发N型和P型场效应晶体管（FET）。这些元件包括P-N结和反相器。

一个由化学系和物理系的陈伟教授领导的团队发现，光照明可以用来诱导对mote2基场效应晶体管的掺杂效应，从而以非挥发性和可逆的方式改变其电性能。由mote2/bn异质结构制成的场效应晶体管是通过将mote2薄片分层到氮化硼（bn）层上并连接金属触点以形成该器件来制造的。

通过改变在光照条件下对氮化硼层施加的极性，可以改变器件的掺杂性能。当该器件被照明时，占据BN带隙中类供体态的电子被激发并跃迁到导带中。通过对bn层施加负偏压，这些光子激发的电子进入mote2层，有效地掺杂到n型半导体中。

留在bn层的正电荷产生正偏压，有助于维持mote2层的电子掺杂。研究小组发现，在没有任何外部干扰的情况下，光电效应可以保持14天以上。

该小组通过选择性地控制MOTE2材料上的光电倍增区域，开发了不使用光刻胶的P-N结和反相器。根据实验测量，MOTE2二极管的理想系数接近1.13，接近理想p-n结的理想系数。

陈教授解释了这些发现的意义，“发现了一种基于二维异质结构的光电效应，为研制逻辑电子器件提供了一种制造无光刻胶p-n结和反相器的潜在方法。”

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图（a）和（b）分别显示了P-N结和反相器的示意图。在光照和负偏压条件下，受激电子进入MOTE2层后，在氮化硼层中留下局部正电荷。这会在mote2层中产生掺杂效应。