二维超导材料在微型化光电器件的发展中具有广阔的应用前景。然而，为了在消耗更少能量的同时表现良好，这些较小的器件需要更高的栅极电容(即，可以存储与施加电压成比例的更多电荷的栅极)。

　　在不降低栅极绝缘体或栅极电介质厚度的情况下提高栅极电容的一种方法需要使用具有高介电常数(κ)的绝缘材料，如氧化铪(HfO2)。虽然这可能是一个有利的解决方案，但这些材料已被证明很难与二维半导体集成。

　　复旦大学的研究人员最近制备了一种具有高κ的二维钙钛矿氧化物，可以与不同的二维通道材料集成。他们的论文发表在《自然电子》杂志上，可能为未来缩小光电子技术的规模开辟新的机会。

　　“与二维(2D)半导体兼容的高介电常数(高κ)栅极电介质对于缩放光电子器件至关重要，”李思远、刘新亚和他们的合作者在论文中写道。

　　“然而，传统的三维介质很难与具有无悬键表面的二维材料集成。我们表明，通过自上而下的方法制备的2D钙钛矿氧化物Sr2Nb3O10可以与各种2D通道材料集成。”

　　Sr2Nb3O10是研究人员在论文中介绍的2D钙钛矿氧化物，是按照自上而下的制备策略合成的。在他们制备了SNO纳米片之后，他们能够将其转移到各种二维材料上。

　　值得注意的是，Sr2Nb3O10具有24.6的高κ和中等带隙。这些有利的特性使其成为基于各种2D半导体材料(包括石墨烯、二硫化钼、二硫化钨和二硒化钨)的光电晶体管的光活性高κ介电体。

　　为了评估他们合成的二维钙钛矿氧化物在发展小型化光电子方面的前景，研究人员将其转移到各种通道材料上，包括二硫化钼和二硫化钨。然后，他们测试了将这些材料与Sr2Nb3O10集成在一起的晶体管的性能。

　　“二硫化钼晶体管的开/关比为106，电源电压为2 V，亚阈值摆幅为88 mV dec - 1，”李、刘和他们的同事在论文中写道。

　　“在可见光或紫外光照射下，二硫化钨光电晶体管的光电流与暗电流比为~106，紫外(UV)响应度为5.5 × 103 a W?1，这是由于栅控制和光活性栅电介质的电荷转移的综合作用。”

　　这组研究人员收集的初步发现非常有希望，因为他们可以通过简单的程序成功地将钙钛矿氧化物与各种通道材料结合起来。此外，在半导体和介电介质之间建立的明确的界面，以及Sr2Nb3O10的高κ，被发现能够有效地控制通道材料的栅极。

　　研究人员在他们的论文中写道:“我们还表明，具有光活性电介质的光电晶体管可以提供紫外-可见光双波段光探测，其中紫外和可见光照明在不同的终端被区分开来。”

　　李，刘和他们的合作者最近的工作可能很快为合成额外的二维钙钛矿氧化物铺平道路，这种氧化物可以与现有的半导体和通道材料集成。总的来说，这些二维钙钛矿氧化物可以用来开发更小、性能更好、节能的电子产品或光电子产品。

　　更多信息:李思远等，二维钙钛矿氧化物作为光活性高κ栅电介质，Nature Electronics(2024)。DOI: 10.1038 / s41928 - 024 - 01129 - 9。期刊信息:自然电子

　　?2024 Science X Network

　　引用:使用2D钙钛矿氧化物作为光活性高κ栅极电介质(2024,4月1日)，检索自2024年4月1日https://techxplore.com/news/2024-03-2d-perovskite-oxide-photoactive-high.html

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