超宽禁带二维半导体材料与器件研究进展
Abstract
超宽禁带二维半导体作为二维材料研究领域的前沿之一, 在紧跟第三、四代半导体朝着大带隙、大功率方向发展的同时, 也为集成电路往小体积、高集成度方向的探索提供了思路. 根据晶体堆积是否为范德华层状结构, 超宽禁带二维半导体在材料层面的研究内容一方面是将已有的或成熟的非层状材料通过各种限制手段将第三维度压制在纳米量级, 另一方面则是探索新型的范德华层状材料通过生长或剥离的方式得到其单层或少层结构. 从器件层面看, 超宽禁带二维半导体无论是以独立形式还是两两组合叠成异质结, 形成的器件大多都以探测紫外波段的电磁辐射为目的, 进一步可以做成包括成像系统、数字通讯等在内的光学传感器. 若是辅助以柔性衬底, 那么二维材料将发挥天然的可弯折优势, 被广泛应用到柔性场效应晶体管、柔性紫外探测器、显示器等可穿戴电子器件中. 而当材料有对外界刺激(如光照)表现出“记忆”特性时, 说明可以将材料用于类神经突触传感或神经网络学习. 此外, 超宽禁带二维半导体中具有超大带隙的部分材料是极具潜力的电介质, 它们往往拥有远比氧化硅大的介电常数与击穿电压, 在减薄器件体积的同时也优化了器件的性能. 最后, 少数超宽禁带二维半导体是许多材料制备过程中的衬底, 它们的简单易得和原子级洁净的表面为各种新材料的诞生提供了温床, 是二维材料领域的重要基石.
