發(fā)布時間：2021-01-11 12:42

　　由于拓?fù)浣^緣體具有優(yōu)異的光學(xué)和電學(xué)特性以及特殊的能帶結(jié)構(gòu),使其在發(fā)展高性能的寬光譜光電探測器方面具有巨大的前景。然而由于拓?fù)浣^緣體的發(fā)現(xiàn)較晚,其在光電探測器領(lǐng)域的研究還處于初始階段。因而存在許多亟待解決的問題,如制備更高質(zhì)量的拓?fù)浣^緣體材料。本綜述概述了拓?fù)浣^緣體材料的發(fā)展歷程,并從材料制備和材料體系的角度闡述了基于拓?fù)浣^緣體材料的光電探測器的研究進(jìn)展,并展望了拓?fù)浣^緣體材料在光電探測器領(lǐng)域的發(fā)展前景。 

【文章來源】：紅外技術(shù). 2020,42(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

SnTe材料結(jié)構(gòu)及其光電探測器：(a)SnTe晶體結(jié)構(gòu)示意圖；(b)SnTe光導(dǎo)探測器；(c)場效應(yīng)晶體管器件的響應(yīng)率與通道長度的關(guān)系；(d)場效應(yīng)晶體管器件的響應(yīng)時間與通道長度的關(guān)系Fig.6SnTematerialstructureandphotodetectorsbasedonit:(a)SchematicdiagramofSnTecrystalstructure;(b)SnTephotocon-

在光電探測器領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，這主要包括在光電探測器領(lǐng)域，拓?fù)浣^緣體材料的制備現(xiàn)狀，以及目前研究比較多的用于光電探測器的拓?fù)浣^緣體材料的研究現(xiàn)狀，揭示了拓?fù)浣^緣體材料將在光電探測領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。1拓?fù)浣^緣體材料概述及其發(fā)展歷程拓?fù)浣^緣體材料是近年發(fā)現(xiàn)的一種特殊的材料，是一種新的量子物質(zhì)態(tài)，其具有許多新奇的物理特性[3]。拓?fù)浣^緣體完全不同于傳統(tǒng)意義上的金屬、絕緣體和半導(dǎo)體，傳統(tǒng)固體材料按照其電子結(jié)構(gòu)可以分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體，然而拓?fù)浣^緣體并不在這個分類中。如圖1所示，拓?fù)浣^緣體內(nèi)部是有能隙的絕緣體，而表面則是具有受時間反演對稱性保護(hù)的零帶隙的金屬表面態(tài)。與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體相比，當(dāng)拓?fù)浣^緣體的載流子獲得的能量無法使其從體態(tài)的價帶躍遷到導(dǎo)帶時，則可以通過表面態(tài)來實現(xiàn)載流子的傳輸[4-5]。這種拓?fù)湮飸B(tài)的研究是近10年來凝聚態(tài)物理領(lǐng)域內(nèi)最為重要和快速發(fā)展的前沿?zé)狳c之一，其影響力已從凝聚態(tài)物理研究輻射到整個物理學(xué)，乃至化學(xué)、材料學(xué)、信息學(xué)、生物學(xué)、電子技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、能源技術(shù)等廣闊的領(lǐng)域。此外，拓?fù)湮飸B(tài)的出現(xiàn)給我們帶來了豐富的拓?fù)湮镄裕纾和負(fù)溥吔鐟B(tài)、無耗散、非定域響應(yīng)和拓?fù)浔Ｗo(hù)等，其中有些特性是在以前的凝聚態(tài)物理研究中從未遇到的。這些全新拓?fù)湮镄缘某霈F(xiàn)有望徹底顛覆我們現(xiàn)有的電子、信息和半導(dǎo)體技術(shù)，從而推動整個技術(shù)體系跨越式進(jìn)步。這也是近10年來，歐美日等強國競相加大拓?fù)湮飸B(tài)研究，力爭搶占該領(lǐng)域制高點的原因。拓?fù)浣^緣體的發(fā)現(xiàn)要追溯到學(xué)者對霍爾效應(yīng)的研究中，在1879年，美國物理學(xué)家霍爾發(fā)現(xiàn)了霍爾效應(yīng)。在霍爾效應(yīng)發(fā)現(xiàn)的100多年后，德國物理學(xué)家Klitzing等于1980年在極低溫（1

的化學(xué)相[3]。此外，Bi1－xSbx的表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，間隙狹窄。因此，Bi1－xSbx不適合研究和應(yīng)用。隨后科學(xué)家在優(yōu)化三維拓?fù)浣^緣體方面取得了更大的進(jìn)步。然后出現(xiàn)了第二代三維拓?fù)浣^緣體，主要包括Bi2Se3，Bi2Te3和Sb2Te3[13-14]。這些拓?fù)浣^緣體的體帶隙比較窄，并且結(jié)構(gòu)簡單，因此非常易于制備和研究。因而它們是目前使用最為廣泛的拓?fù)浣^緣體。第三代三維拓?fù)浣^緣體被稱為拓?fù)渚Ы^緣體，其體帶隙與第二代類似，只是還存在一個受鏡像對稱保護(hù)的邊界態(tài)。如圖2所示，現(xiàn)在光電探測器領(lǐng)域所涉及的拓?fù)浣^緣體材料也主要是第二代三維拓?fù)浣^緣體Bi2Se3，Bi2Te3和Sb2Te3，以及第三代拓?fù)浣^緣體SnTe[15]。下文將從材料的制備以及器件的研究情況闡述這些在光電探測領(lǐng)域研究最為廣泛的幾種拓?fù)浣^緣體材料的發(fā)展現(xiàn)狀。圖2用于光電探測器的拓?fù)浣^緣體材料Fig.2Topologicalinsulatormaterialsforphotodetectors

【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]拓?fù)浣^緣體材料的制備及其光學(xué)性能研究[D]. 吳杏華.中國地質(zhì)大學(xué) 2018

碩士論文
[1]基于量子反�；魻栃�(yīng)的器件的探索和研究[D]. 韋龐.北京郵電大學(xué) 2014



本文編號：2970786