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黑磷砷化铟异质结隧穿器件

作者:LTY 发布于:2019年6月29日

20192月,Nanoscale杂质刊发了国家脉冲强磁场科学中心吴燕庆教授课题组关于黑磷/砷化铟异质结隧穿晶体管的研究成果。该论文标题为“Negative transconductance and negative differential resistance in asymmetric narrow bandgap 2D–3D heterostructures”,吴燕庆教授为论文通讯作者,课题组李调阳博士为第一作者,其余作者包括课题组成员李学飞,田猛串,胡倩澜,王欣,李思超。该文主要针对黑磷窄直接带隙的能带特点,构建了黑磷/砷化铟异质结隧穿晶体管。首先通过理论分析,载流子有效质量小、禁带宽度窄的直接带隙半导体材料有利于增大隧穿几率。此外,由电子亲和势不同的材料构成的异质结可以有效降低隧穿势垒高度,进一步增大隧穿几率。基于以上分析,我们把新型二维材料黑磷与传统三五族材料砷化铟结合,构建出垂直堆叠的异质结隧穿器件。两者均为窄直接带隙半导体,导电类型互补,构成裂隙型能带,正是隧穿异质结的不二选择。材料选取好后,首先采用nextnano对器件结构进行能带仿真,随后基于一系列工艺设备,制备出垂直堆叠的黑磷/砷化铟异质结隧穿晶体管。相较于黑磷晶体管,常温下黑磷/砷化铟异质结隧穿晶体管亚阈值摆幅提升120%,并呈现出整流特性。在低温条件下,同时发现了负电阻和负跨导两个量子隧穿现象,并可通过栅极电压和漏极电压连续调控。利用能带理论对其进行了详细的机理分析这些结果对于带间隧穿晶体管的科学认识和技术应用具有重要意义。

 

 



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