Концепция CBIC. A, Сравнение предлагаемых и традиционных контактных архитектур: (i) контакт металлов -спалков (MS); (ii) MIS Contact и (iii) CBIC. Эффективное извлечение носителей может происходить через проводящие пути в CBIC, особенность, отсутствующую в обычных контактах MIS. B, схема процесса изготовления CBIC посредством последовательного отложения распыления. C, схематическое (верхнее) и оптическое изображение (нижнее) полного устройства, где поглотитель WS2 зажат между электродами CBIC -Al и Cl -SNSE2. D, E, схема измерений CAFM на CBIC — Al с Au (D) и без Au (E). F, G, соответствующие карты тока CAFM (верхняя) и профили тока (нижняя) D (F) и E (G). Проводящие пути обозначены белыми стрелами. Текущие данные профиля строки взяты вдоль пунктирных красных линий. Проводящие пути обозначены красными стрелками. H, стволовое изображение поперечного сечения контакта между WS2 и CBIC-Al. Обратите внимание, что яркие пятна вблизи нижнего слоя WS2 могут быть остаточными частицами межслойных частиц после сфокусированного ионного луча. I, увеличенное изображение STEM выбранной области в H, явно выявляя равномерное распределение нанокластеров Au в межслое Alox. Кредит: Jang et al. (Природа Электроника2025).
Фотодиоды представляют собой широко используемые устройства на основе полупроводниковых материалов, которые могут преобразовать свет в электрический ток. Эти устройства представляют собой центральные компоненты различных современных технологий, включая фотоэлектрические системы (PVS) и некоторые системы зондирования, визуализации, измерения и связи.
В последние годы инженеры пытались разработать новые стратегии проектирования, которые могли бы еще больше улучшить производительность фотодиодов и эффективность, с которой они превращают свет в электричество. Один предложенный подход влечет за собой их изготовление с использованием двухмерных (2D) полупроводников, которые являются лишь несколькими атомными слоями тонкими и обладают выгодными свойствами.
Несмотря на их потенциал, многие 2D-фотодиоды на основе полупроводников, изготовленные до сих пор, не выполнялись так же хорошо, как ожидалось. Это в значительной степени из -за явления, известного как прикрепление уровня Ферми, которое влечет за собой фиксацию уровня энергии на границе раздела между металлом и полупроводником.
Исследователи из Корейского института науки и технологий (KIST), Университета Кореи, Университета Йонсей и других институтов в Южной Корее разработали и сфабриковали новые контакты проводящего моста, которые могли бы помочь улучшить транспорт заряда 2D-фотодиодов. Их статья, опубликованная в Природа Электроникаможет открыть новые возможности для будущего развития оптоэлектронных устройств.
3D -процесс реконструкции. Кредит: Природа Электроника (2025). Два: 10.1038/S41928-025-01339-9
«Фотодиоды, основанные на двумерных полупроводниках, обладают потенциальным использованием в разработке оптоэлектронных устройств, но их эффективность PV ограничена сильным уровнем Ферми на контактах с металлическими полупроводниками»,-написал Jisu Jang, Юнг Пё Хонг, и их коллеги написали в их бумага. «Типичные контакты между металлом-интернет-семенукультором могут решить эту проблему, но также могут привести к увеличению серийного сопротивления. Мы сообщаем о контакте проводящего моста, который предлагает как дефининг на уровне Ферми, так и низкое сопротивление».
Межслойный контакт проводящего моста, разработанный Джангом, Хонгом и их коллегами, по сути, является тонким изоляционным слоем, который отделяет металл внутри фотодиода от 2D-полупроводника. Этот тонкий промежуток изготовлен из оксидного материала со встроенными в него золотыми нанокластерами (то есть крошечными проводящими частицами).
«Мы создаем промежуточный слой оксида, который отделяет металлический и полупроводник, в то время как встроенные нанокластеры золота в межслоевом акте в качестве проводящих путей, которые способствуют эффективному транспорту заряда», — написал Джанг, Хонг и их коллеги. «Используя эти контакты, мы изготавливаем фотодиод дисульфидного (WS2) вольфрама (WS2) с фотоопределенностью 0,29 А.−1линейный динамический диапазон 122 дБ и эффективность преобразования мощности 9,9%».
Полноцветная трехмерная визуализация с использованием CBIC-интегрированных датчиков изображения. Кредит: Природа Электроника (2025). Два: 10.1038/S41928-025-01339-9
В рамках своего недавнего исследования исследователи интегрировали контакты проводящего моста, которые они разработали в фотодиоде на основе WS2. Они обнаружили, что этот интервал эффективно снижает нежелательные электронные взаимодействия, такие как пиннинг уровня Ферми, что повышает эффективность преобразования мощности фотодиода.
«Наш подход также обеспечивает платформу для исследования динамики фотокарриер, и мы обнаруживаем, что контактная рекомбинация существенно влияет на производительность PV», — написал Джанг, Хонг и их коллеги. «Кроме того, мы иллюстрируем потенциал использования фотодиодов с этими проводящими межслоительными контактами в качестве полноцветных двух- и трехмерных изображений».
В будущем новые контакты по проводящему мостам, разработанные этой группой исследователей, могут быть интегрированы и протестированы на других 2D-полупроводниковых оптоэлектронных устройствах на основе полупроводников. В конечном счете, они могут способствовать развитию широкого спектра технологий, включая системы связи, визуализации и зондирования.
Больше информации:
Jisu Jang и др. Природа Электроника (2025). Два: 10.1038/S41928-025-01339-9.
Информация журнала:
Природа Электроника
© 2025 Science X Network
Цитирование: Новые проводящие межслойные контакты могут повысить производительность 2D Optoelectronics (2025, 25 февраля), извлеченные 26 февраля 2025 года из этого документа подлежат авторским праву. Помимо каких -либо справедливых сделок с целью частного исследования или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только для информационных целей.
