南京大学王肖沐教授团队Nat.Commun.：基于陡坡光电晶体管实现红外超弱光检测的重大突破

纳米人 · 公众号 · · 2025-04-28 19:38

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ν ）照射下的光电晶体管结构；e，光电晶体管沟道的表面电势和电荷密度随入射光功率的变化关系。

图2 ：黑磷(BP)光隧穿晶体管。a. 器件结构示意图，展示BP沟道、石墨烯接触电极(源极Vs与漏极V _d )、底栅(Vbg)、两个部分顶栅(V _tg1 与V _tg2 )以及六方氮化硼(hBN)介质层。b. 图(a)中典型器件的扫描电子显微镜(SEM)伪彩照片，彩色虚线标注器件不同层结构：黄色为底层hBN，白色为顶层hBN，实线白框标示底栅电极，比例尺为10微米。c和d分别展示不同光晶体管工作原理的能带示意图，具体描绘了光隧穿晶体管与传统场效应晶体管(FET)在暗态(蓝色虚线)与光照(红色实线)下的情况。采用带间隧穿(热电子)电荷注入机制时，器件具有陡峭(平缓)的亚阈值摆幅(SS)并对弱光产生(无)响应。I _d 表示源漏电流，E _f 为费米能级，E _v 代表BP沟道价带能量。e. 图(b)器件在室温下不同工作模式的转移特性曲线。无顶栅电压(V _tg )时表现为双极型FET(黑色曲线)；当V _tg1 =6V(V _tg2