河北大學宣布使用鉍碲硒(Bi2Te2.7Se0.3)開發了一系列光電功能器件。該材料具有0.16eV的窄帶隙的二維結構。研究人員認為這使將來可能實現在一個設備中結合信息通信、計算和存儲功能。
通過在p型硅襯底上的約30nm天然二氧化硅(SiO2)上通過脈沖激光沉積(PLD)制成20nm的Bi2Te2.7Se0.3薄膜。添加直徑為0.1mm的圓形鈀(Pd)電極,并進行直流磁控濺射。電極足夠薄以允許光通過,鉍碲硒薄膜自然為n型,面積為1cm2。
鉍碲硒、SiO2和Si層的帶隙標稱分別為0.16、8.9和1.1eV。光學照明產生自由移動的電子-空穴對-電子朝著被俘獲的Pd電極移動,在鉍碲硒/ SiO2界面上留下正電荷。沒有照明時,SiO2勢壘也會降低,通過Pd電極上的正偏壓降低了對電流流過結構的電阻。通過在Pd電極上施加負偏壓將電子推回到鉍碲硒/ SiO2界面的復合位置,從而提高了勢壘并增加了電阻,從而實現了存儲狀態的擦除。
研究人員使用該結構實現了“OR”門功能,其中100mW光脈沖作為一個輸入,而2V電脈沖作為另一個輸入。零輸出狀態由通過大約8x10-9A的結構的電流脈沖組成,而單獨的光脈沖和電脈沖分別給出了8x10-7A和9x10-7A。光脈沖和電脈沖的總和為1x10-6A。
該團隊還研究了非易失性電阻存儲器的潛力,以三種不同的光寫入功率(100mW、50mW和5mW)實現了298kΩ、4000kΩ和20000kΩ的三種電阻狀態。數據保留時間超過104秒。研究人員還報告了使用該結構將光輸入解調為電信號的情況,成功地解碼了三個字母的ASCII數據流。
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