中國粉體網2月13日訊  最近，中科院半導體所超晶格國家重點實驗室博士后楊圣雪、博士生李燕，在李京波研究員、李樹深院士和夏建白院士的團隊中，在二維GaS超薄半導體的基礎研究中取得新進展。相關成果發(fā)表在2014年2月7日英國皇家化學會主辦的《納米尺度》(Nanoscale)上,《Nanoscale》是納米材料領域頂尖期刊，2013年的影響因子為6.233。

　　二維半導體材料擁有獨特的物理性質，可以應用于不同的技術領域，因此成為了納米交叉學科的研究熱點。石墨烯是目前研究最為廣泛的二維材料，但由于其帶隙為零，限制了它在許多領域中的應用。作為石墨烯的類似物，具有半導體帶隙的金屬硫化物備受關注�；�于這些二維半導體材料的光電器件具有優(yōu)越的性能，并且可以設計復雜的器件結構。由于大的比表面積，這些二維材料具有很好的氣敏傳感能力。制備這些二維材料的單層或少層結構有許多的方法，如微機械剝離、外延生長、化學氣相沉積、液相剝離等等。近年來，以MoS2為代表的層狀過渡金屬硫化物在理論上和實驗中都取得了重要的研究進展。研究更多新的二維半導體材料，設計各種新的結構和器件成為了半導體納米科學的一個重要部分。

　　在這種背景下，半導體所李京波小組設計了基于超薄GaS的紅外光探測器，研究了在不同氣體環(huán)境下該探測器的不同光響應現象，并且基于第一性原理計算結果解釋了不同光響應現象產生的原因。GaS作為重要的金屬硫化物之一，具有高度各向異性的結構，并且擁有優(yōu)良的電學、光學和機械性質。課題組設計的探測器對633nm的紅光展現出了高效快速并且穩(wěn)定的響應，且在NH3環(huán)境下光敏性高達64.43 AW-1，同時得到了很高的外部量子效率(12621%)。NH3作為電子給體可以為GaS提供電子，增加了n-型GaS的載流子密度，而O2作為電子受體可以接受來自GaS的電子，從而減少GaS的載流子密度，所以在NH3環(huán)境下，該探測器得到比在空氣和O2條件下更好的光敏性質。這些實驗和理論中的發(fā)現說明新型超薄金屬硫化物二維半導體材料可以被用于高效的納米傳感器、光探測器、光開關、場效應晶體管、光電子電路等微納光電器件中。

　　該工作得到了國家杰出青年基金和科技部973項目的支持。