上海技术物理研究所陆卫、李天信、胡伟达研究员团队研究发现了一种二维层状PN结的创新制备方法，这种结型器件将极大精简半导体制造工艺，可为物理极限尺度下的（光）电子器件制备提供有效途径。相关成果于6月6日以“Pristine PN junction toward atomic layer devices”为题在线发表于《光科学及应用》（light: Science & Applications）杂志。
陆卫研究员主要从事光电子学，半导体物理学和固体光谱学的研究工作，李天信研究员主要从事微纳尺度的光电物理与器件的研究工作，胡伟达研究员主要从事红外光电探测器的机理、研制和空间应用的研究工作。
这项研究揭示了MoTe2、MoS2、WSe2、BP等二维层状材料的掺杂极性和浓度的变化规律—随着材料厚度变化而改变。例如，MoTe2材料为一个分子层、三个分子层、五个分子层结构时分别表现出p型、非故意掺杂和n型掺杂行为。利用这种新奇特性，研究人员可在多种二维材料上方便制备原子层陡峭的PN结，这是以往半导体工艺和器件框架下难以实现的（如上图）。
这种简易的PN结制备方法避免了传统半导体制备工艺中复杂的光刻和化学掺杂过程，允许人们只需要通过关注材料的几何形貌，就可以获得相应的器件功能，如二极管、太阳能电池、雪崩光电探测器（如上图）。
这项研究获得国家自然科学基金（11991063、62004207、61725505、62104118）、上海市科学技术委员会（2019SHZDZX01、19XD1404100、20YF1455900、20ZR1474000）、中国科学院战略性先导科技专项，中国科学院青年创新促进会科学部（XDB43010200）的支持。该论文第一作者为上海技术物理研究所副研究员夏辉，主要从事微纳物性表征和新型低维光电器件的研究工作。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41377-022-00814-8。
（文章来源：上海技物所）
