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我院硕士研究生程绮琳在Wiley新刊InfoMat发表论文

作者: UJN iAIR   信息来源:前沿交叉科学研究院    发布时间: 2020-03-05


近日,我院硕士研究生程绮琳在InfoMatWiley新期刊)上发表了题为“WSe2 2D p-type semiconductor-based electronic devices for information technology: design, preparation, and applications”的论文。该论文第一作者为前沿交叉科学研究院硕士二年级研究生程绮琳,共同第一作者为青年教师逄金波博士和孙德辉博士,刘宏教授和周伟家教授作为共同通讯作者。作者翻阅了WSe2材料及应用的近600篇文献,用42页的篇幅,向光电传感、电子传输、逻辑电路、压电压光等信息领域的同仁勾勒出了WSe2的前世今生和未来的机会。

               

 

1.研究背景

二维过渡金属硫属化合物(TMDCs)在光电子器件和能源器件等领域具有广阔的应用前景,尤其是以二硫化钼、二硒化钼、二硫化钨和二硒化钨等为代表的一类半导体材料,表现出优良的光电性能,其自身还兼具独特的柔性,可以用制备下一代柔性的可穿戴设备。自2004Geim小组首次报道了单原子层石墨烯以来,有关二维材料的研究迅速席卷了整个化学、材料和物理等研究领域。目前,pWSe2半导体的异质结构器件研究热点,涵盖了场效应晶体管、光电探测器、气体传感器、压电传感器和光伏太阳能电池。由于其独特的电子、光学和能带性质,WSe2由于与钯材料接触时表现出p型电荷载流子的导电性,而得到了越来越多的研究关注。因此对于二维材料WSe2在信息器件方面的应用现状有必要进行及时的归纳和总结,这样才能进一步的发展。

2.文章简介

笔者详尽的总结WSe2研究的最新进展。行文思路如下:首先,介绍了结构类型、形貌以及合成路线,然后,讨论了电学、光学等性质,随后,着重介绍他们作为半导体在电子器件方面的应用,包含场效应晶体管、气体传感器、光电探测器、压力传感器、压电传感器、CMOS器件、数字逻辑器件、反相器、发光二极管应用。最后,对二硒化钨的后续制备及柔性电子应用,以及其在能谷电子学和自旋电子学等方向的潜力,做出了展望 

3.图文导读

WSe2的结构、性质和应用。介绍了基本设备,包括光电探测器、气体传感器和场效应晶体管。最终,读者可以看到一些新的信息器件,比如发光二极管、整流器、逻辑反相器、CMOS电路、压电子学和压电子学等

 

 2 WSe2器件制备示意图。

 

3 WSe2CVD法合成。

 

4 金属-有机化学气相沉积法WSe2的合成。

 

5 VO2为漏极介电质的WSe2道的晶体管性能。

 

6 WSe2 p-n同结场效应晶体管的结构表征和电性能曲线。

 

7 WSe2/ZnO反相器

 

8 采用CMOS技术制作的WSe2器件的结构和能带对准

 

基于TMDCs和类似二维材料的光电探测器性能。

 

4.结论和展望

本文WSe2材料的基础性质及电子器件上的应用进行调研。相信会对寻求二硒化钨薄膜材料在电子与光电子器件、传感、逻辑器件及压电压光等信息领域的老师和学生,有重要的启发意义。

在这项工作中,对二维WSe2的研究提出了一个广泛而全面的调研。首先,我们介绍了WSe2的基本原理,包括它的晶体结构、电子结构、带隙、电子性质和光学性质。更重要的是,讨论了单层的基于WSe2的电子器件,如传感器、场效应晶体管和光电探测器。最终,复杂的器件结构被用于做概念验证,如压电电子学、压电光电学、存储器、逻辑逆变器和发光二极管。

目前,仍有机会在四个领域进行研究。首先,应该不断优化WSe2的合成策略。第二,利用掺杂策略或缺陷工程可以丰富电荷输运行为的调。第三,应该考虑高质量WSe2材料的器件阵列和系统集成。最后,WSe2的基本性质,如激子、旋转运输、能谷电子输运随着先进表征技术的发展,已成为研究热点。这些表征技术包括扫描隧道显微镜、测试电流的原子力显微镜、飞秒时间分辨-泵浦-探测光谱学、电学探针台与强磁场(霍尔测量)、磁谱以及施加偏压的原位透射电镜。利用电学控制或应变工程对带电激子进行控制。

总的来说,WSe2的研究仍有很多机会,因此我们希望来自物理、化学和工程领域的研究团体继续为理解这种重要的材料做出贡献。物理化学(包括热力学和动力学)、材料科学、计算机科学和其他交叉学科的协同作用可能会成功合成大面积可控生长的二硒化钨,并在器件应用方面取得丰硕成果。

文献链接:

WSe 2 2D p-type semiconductor-based electronic devices for information technology: Design, preparation, and applications (InfoMat 2020, DOI: http://doi.org/10.1002/inf2.12093).

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/inf2.12093

第一作者简介:

程绮琳,本科毕业于济南大学,现在是济南大学前沿交叉研究院2018级硕士研究生。研究方向为二维材料WSe2的大面积精确合成及其在电子光电子上的应用探索。经过本次综述论文的撰写与发表,文献阅读能力、示意图绘制技巧和写作能力都得到了锻炼和提升;文献需紧盯前沿热点,多思考提炼共性的理论,“博观约取,成一家之言”,论文构思选择独特的视角以及未发表过的小领域,比较容易成功;最后,多和导师讨论沟通文章写作进展,每写几段就让导师修改,比直接提交一个总文档,会提高效率。

5.期刊介绍

InfoMatWiley 首次和中国双一流高校电子科技大学合作,共同出版的开放获取式期刊。InfoMat是一本国际性的高质量期刊,涉猎范围广泛,属于材料科学,电子电气和电信类别。但主要研究领域是信息材料,关注于具有独特电学,光学和磁学特性的新材料,以及其在信息技术发展中的应用。期刊20201在线发表的文章涵盖了二维材料(12篇)、钙钛矿(7篇)、能源(电池5篇、储能1篇、电容器2篇、供能系统1篇)、柔性传感器(8篇)、碳纳米材料(2篇)、纳米发电机(1篇)及其他(8篇)等领域。InfoMat旨在发布实验和理论方法,处理有可能应用于当代或即将到来的信息技术的新材料问题,为在各科学领域工作的研究人员提供高质量的学术平台。

阅读期刊文章:https://onlinelibrary.wiley.com/journal/25673165

InfoMat的主编为李言荣教授,该期刊的定位旨在达到国际最有影响力的期刊行列。InfoMat对所有原创并创新性研究和评论文章进行严格的同行评审,文章接受后立以开放获取形式在线发布,可以免费阅览,引用和共享。InfoMat致力成为信息领域的国际一流期刊,为广大科研工作者提供高学术成果的展台。第一期已于2019513日发表,其中包含九篇高质量文章。期刊为开放获取(Open Access),三年内全免费。敬请各位专家学者投稿并引用!

投稿链接:https://mc.manuscriptcentral.com/infomat

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