新型二维半导体材料及光电器件研究

In recent years, two-dimensional (2D) materials and their heterostructures have attracted numerous attentions and studies. They possess unique physical properties and great potential applications in nano-electronics and optoelectronics. In this project, the proposed research includes large scale synthesis of high-quality 2D semiconductor materials, fabrication of highly efficient and stable optoelectronic devices based on 2D materials and their heterostructures, strain-modulation of band structures and photo-electro-magnetic physical properties of 2D materials, large scale growth of new 2D alloy materials. The aim of this proposal is to resolve some key issues on the applications of two-dimensional semiconductors in optoelectronics, uncover the growth mechanism and property rule of 2D materials and promote industrialized applications of 2D semiconductors in fields of optoelectronics.

近年来，二维半导体材料及其异质结得到了人们广泛关注和研究，它们具有优良的物理性质并在纳米光电子器件领域具有巨大的应用前景。本项目的研究工作主要集中在新型二维半导体材料的大规模高质量合成、高效稳定的新型二维半导体材料及异质结的光电子器件的制备、应力对二维半导体材料的能带结构及光电磁等物理性质的调控、新型二维合金材料的大规模生长。希望通过本项目的实施，解决新型二维半导体材料在光电子器件广泛应用中的关键问题，揭示二维半导体材料的生长机制和物性规律，推动新型二维半导体材料的产业化应用。

近年来，二维半导体材料及其异质结得到了人们广泛关注和研究，它们具有优良的物理性质并在纳米光电子器件领域具有巨大的应用前景。本项目的研究工作严格按照基金委审核通过的任务书进行研究，在四年的研究过程中取得了一系列成果，超额完成全部研究任务。实现了一系列新型二维半导体材料（典型的体系包括GeSe、GeSe2、In2S3、SnS2等）的新方法制备及其异质结的构筑，进而进行了高效的晶体管、光探测器等器件，实现具有特殊功能的器件例如偏振光探测器、宽光谱探测器等。基于项目取得的成果，发表SCI论文45篇，包括Nat. Commun.; J. Am. Chem. Soc.; Phys. Rev. B等知名期刊，其中项目负责人为通讯作者的论文27篇，9篇论文被期刊选为封面；授权发明专利1项。在项目执行期间，项目负责人在2017年作为第一完成人“新型半导体深能级掺杂机制研究”获得国家自然科学二等奖。