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鄭州大學物理學院在半導體光電器件領域取得突破性進展

日期:2021-04-23 閱讀:474
核心提示:鄭州大學物理學院在石墨相氮化碳(g-CN)薄膜的可控制備和光電器件領域取得突破性進展
日前,鄭州大學物理學院在石墨相氮化碳(g-CN)薄膜的可控制備和光電器件領域取得突破性進展,相關成果以題為“Wafer-scale growth of two-dimensional graphitic carbon nitride films”的論文發表在Cell旗艦期刊《Matter》上。鄭州大學物理學院碩士研究生劉志豫、材料學院博士研究生王春楓(現就職于深圳大學物理與光電工程學院)和物理學院朱志立副教授為共同第一作者,鄭州大學物理學院婁慶副教授、董林教授和單崇新教授為共同通訊作者,鄭州大學為第一作者單位。
g-CN是一種類石墨烯二維碳基層狀材料,被稱為可見光催化領域的“圣杯”。與石墨烯所不同,g-CN具有2.7 eV的本征光子帶隙,故而其在半導體光電器件領域的研究與應用備受期待。然而,之前該材料報道多為粉末或塊體,雖可通過剝離處理及涂布制備薄膜,但其晶體質量、界面缺陷、表面粗糙度等均無法滿足半導體光電器件的基本要求,嚴重阻礙了其在半導體器件領域的發展。因此,開發新的薄膜生長工藝,獲得高質量g-CN薄膜對其在半導體器件領域的潛在應用非常重要。
 
針對該問題,課題組提出采用氣相傳輸輔助縮聚的思路,通過促進襯底表面的前驅體橫向遷移,解決了傳統高溫氣相合成工藝中的非平衡縮聚問題,首次實現了晶圓級大面積高質量g-CN薄膜的可控制備。同時,課題組開發出水輔助綠色濕法轉移工藝,該工藝與現有微納光刻工藝完全兼容,且以水為轉移介質,無環境危害。在此基礎上,課題組實現了基于g-CN薄膜的柔性大面積光電探測器陣列,并展示了其在成像領域的應用潛力。該研究解決了g-CN基半導體器件實現面臨的材料大面積可控生長這一基礎性問題,有望推動g-CN材料在半導體光電領域的應用發展。
 
該工作得到了國家自然科學基金、河南省科技攻關項目和深圳市基礎研究項目的支持。
 
文章鏈接:https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(21)00069-2
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