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2019-07-04
芯片是信息技术发展的基石。传统的电子芯片，由于器件尺寸已逼近物理极限，性能提升遇到瓶颈；新一代光电芯片将光子作为信息载体，具有能耗低、速度快、带宽大等优势，能够满足社会飞速增长的信息需求。针对这一领域的发展需求，湖南大学集成光子材料与器件研究团队长期致力于低维半导体光电功能材料及集成器件的构筑与应用研究，在低维材料及异质结的可控合成，物性调控及新型光子、光电器件研发构筑方面不断取得重要突破。
近日，该研究团队李东教授、朱小莉副教授等在二维材料异质p-n结的可控合成方面取得了重要进展，利用化学气相沉积技术，首次实现了高质量、大面积、垂直堆叠的Sb2Te3/MoS2 p-n异质结的可控合成，并构筑了具有超高整流比（106）及高电光转换效率（4.5%）的Sb2Te3/MoS2 p-n结器件，这两项指标均代表了目前化学气相沉积技术所合成二维材料异质结性能的最高水平。此外，器件还可以被应用快速、高灵敏光电探测上，其相应速度小于500 μs，响应度高达330 A/W。该研究成果以“Van der Waals epitaxial growth of vertically stacked Sb2Te3/MoS2 p–n heterojunctions for high performance optoelectronics”为题发表在国际期刊《Nano Energy》（IF=15.548）上。博士生刘华伟为论文第一作者，李东教授和朱小莉副教授为共同通讯作者。
另外，在p-n结的新应用方面，基于低维半导体p-n结优异的光电响应特性，该团队李东教授等还创新性提出并利用“光”代替“电”作为输入端实现“光逻辑门”功能，研究成果以“Nonvolatile MoTe2 p-n Diodes for Optoelectronic Logics”为题发表在《ACS Nano》（IF=13.903）上。研究者通过构筑基于半导体MoTe2的半浮栅异质结构，成功实现了可存储MoTe2 p-n二极管器件，其表现出高整流比（8×103）及明显的光电转换性能（0.5%），可以被应用于整流器件及光伏器件中。此外，基于MoTe2 p-n结优异的光电响应特性，该工作还进一步实现了光作为输入端的光逻辑“与”门和光逻辑“或”门，丰富了该结构在光电互联电路中的潜在应用。博士研究生朱晨光、孙兴霞为论文的第一作者，李东教授为论文的共同通讯作者。
李东教授是湖南大学引进的“90后”教授，于2018年3月底入职湖南大学材料科学与工程学院，并加入潘安练教授领衔的集成光子材料与器件研究团队，从事新型纳米光电子器件的研究，入职湖南大学以来带领一批本科生和研究生挑灯夜战，短短一年多时间内已经取得多项重要研究突破，以第一作者或通讯作者已在影响因子大于10的期刊上发表学术论文3篇。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519301454
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