华东师范大学Nano Letters：基于InSe晶体管的沟道类型工程：为下一代可重构电子器件铺平道路!

低维 昂维 低维 昂维 2025年8月28日 15:07 

成果介绍

实现二维半导体的可逆n/p型转换对于可重构纳米电子器件至关重要。近日，华东师范大学胡志高教授，张金中教授，龚士静教授（共同通讯作者）通过紫外-臭氧氧化和热退火方法，在基于InSe的晶体管中实现了完全可逆的沟道类型转换，实现了稳定的双向极性切换。电学测试、光谱分析和显微表征表明，这种可逆类型转换源于氧原子在层状InSe中的嵌入与脱嵌过程。密度泛函理论计算证实，氧嵌入在价带顶上方引入了电子态，从而导致p型导电。基于该技术，研究成功制备了InSe反相器和互补逻辑门电路（'与非'门和'或非'门）。此外，制作的InSe基p-n同质结表现出高达10⁶的正反向电流比（I_F/I_R > 10⁶），并实现了比探测率超过10¹² Jones的自驱动光电探测。该研究为层状半导体可逆沟道类型工程提供了基础性示范，为未来可重构电子器件的开发提供了潜在路径。

图文导读

图1. 基于InSe晶体管的沟道类型调控。

图2. 单管实现n/p型可逆转换的InSe晶体管及其DFT理论验证。

图3. 紫外臭氧处理与退火后InSe纳米片的微观结构。

图4. n型及p型InSe基晶体管的逻辑电路。

图5. InSe基p-n同质结的光电性能。

结论与展望

总之，该研究通过紫外臭氧氧化与后续退火处理，在基于InSe的晶体管中实现了n/p型沟道的可逆转换，该转换源于氧原子在InSe层间的嵌入与脱嵌（而非表面氧化层InO_x的形成）。密度泛函理论计算表明，氧嵌入在价带顶上方的带隙中引入了电子态，从而促进从n型向p型导通的转换。进一步地，研究构建了高性能反相器和逻辑门，为实现可扩展的多功能电子电路集成提供了可能。最终制备的InSe基p-n同质结展现出高整流比、卓越的自驱动光电探测性能、快速响应时间以及优异的长期工作稳定性。

文献信息

Zhili Cheng, Zian Hong, Zixin Li, Zhaotan Gao, Menglin Mao, Hongzhi Guo, Ruiqi Jiang, Mengjiao Li, Jing Cheng, Liyan Shang, Shijing Gong, Jinzhong Zhang, Zhigao Hu, and Junhao Chu. “Channel-Type Engineering in an InSe-Based Transistor: Paving a Way for Next-Generation Reconfigurable Electronics” Nano Letters

文献链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c03444

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