【国内论文】华南师范大学——基于用于逻辑运算的混合维 Ga₂O₃/WSe₂ 结场效应晶体管的栅极可调正负光响应

        近期，由华南师范大学的研究团队在学术期刊 Photonics Research 发布了一篇名为 Gate-tunable positive and negative photoresponses based on a mixed-dimensional Ga₂O₃/WSe₂ junction field-effect transistor for logic operation（基于用于逻辑运算的混合维 Ga₂O₃/WSe₂ 结场效应晶体管的栅极可调正负光响应）的文章。

摘要

        在单个器件中实现正负光响应有望构建多功能光电器件。这项研究展示了一种通过栅极电压实现正负光响应调节功能的 Ga₂O₃/WSe₂ 混合维异质结场效应晶体管（JFET）。该器件实现了超过 425 mA/W 的显着负响应率。此外，受益于 Fowler-Nordheim 隧穿 (FNT) 行为，混合维度 JFET 表现出优异的负响应性能，在 635 nm 照射下，当 V_ds=1 V 和 V_g=5 V 时，响应和衰减时间分别为 50.1 ms 和 53.9 ms， I_OFF/I_ON 比高达 343。此外，JFET 的负光响应对栅极电压和光强显示高敏感，可用于实现 NAND 逻辑门和光通信功能。这些结果揭示了混合维度光电器件在光通信和逻辑器件技术方面的广阔潜力。

图 1. (a) Ga₂O₃ 微米线的 SEM 图像。(b) Au的 EDS 图谱。(c) 在 1100°C 生长的 β-Ga₂O₃ 微米线的 XRD 图。(d) β-Ga₂O₃ 微米线的拉曼光谱。

图 2. (a) Ga₂O₃/WSe₂ JFET 的示意图。(b) Ga₂O₃/WSe₂ JFET 的光学显微镜图像。(c) Ga、O、W 和 Se 元素的 EDS 图谱。AFM 测量 (d) WSe₂ 和 (e) Ga₂O₃ 的厚度。(f) Ga₂O₃/WSe₂ 界面的 KPFM 图像。(g) 测量的 Ga₂O₃/WSe₂ 界面的 SPD 图。Ga₂O₃/WSe₂ 异质结 (h) 接触前和 (i) 接触后的能带。

DOI：

doi.org/10.1364/PRJ.534338