[发明专利]谐振隧穿器件和使用其检测物理特性的方法

说明书

谐振隧穿器件和使用其检测物理特性的方法。一种谐振隧穿器件包括：第一二维半导体层，包括第一二维半导体材料；在第一二维半导体层上的第一绝缘层；以及第二二维半导体层，在第一绝缘层上并且包括与第一二维半导体材料相同种类的第二二维半导体材料。

技术领域

本公开涉及包括一种或更多种二维半导体材料的谐振隧穿器件以及使用该谐振隧穿器件检测物理特性的方法。

背景技术

负微分电阻(NDR)效应是虽然施加到器件的电压增大但通过器件的电流减小的现象。NDR效应一般在具有非线性电特性的块型材料中被发现，并且其应用于诸如放大器、电子振荡器、数字模拟转换器、开关电路、存储器等的各种领域。同时，近来在通过接合二维材料而制造的谐振隧穿器件中观察到了NDR效应。

发明内容

提供了包括二维半导体材料的谐振隧穿器件和使用该谐振隧穿器件检测物理特性的方法。

根据一些示例实施方式，一种谐振隧穿器件可以包括：第一二维半导体层，包括第一二维半导体材料；在第一二维半导体层上的第一绝缘层；以及在第一绝缘层上的第二二维半导体层，第二二维半导体层包括与第一二维半导体材料相同种类的第二二维半导体材料。第一二维半导体材料的晶格和第二二维半导体材料的晶格可以彼此对准。

第一二维半导体材料和第二二维半导体材料可以各自包括过渡金属二硫族化合物(TMD)。

TMD可以由等式1表示，

M_1-aM'_aX_2(1-b)X'_2b……等式1

其中，在等式1中，M和M'是不同的过渡金属元素，X和X'是不同的硫族元素，0≤a1，0≤b1。

所述不同的过渡金属元素可以各自包括Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、Tc、Re、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Zn或Sn中不同的至少一种，所述不同的硫族元素可以各自包括S、Se或Te中不同的至少一种。

第一绝缘层可以包括二维绝缘材料或氧化物材料。

谐振隧穿器件还可以包括电连接到第一二维半导体层的第一电极以及电连接到第二二维半导体层的第二电极。

谐振隧穿器件还可以包括衬底，其中第一二维半导体层在衬底上。

衬底可以包括绝缘材料。

谐振隧穿器件还可以包括：第二绝缘层，其中第一二维半导体层在第二绝缘层上；以及衬底，其中第二绝缘层在衬底上并且包括导电材料。

衬底可以用作栅电极，第二绝缘层可以用作栅极绝缘层。

谐振隧穿器件还可以包括石墨烯层，其在第一二维半导体层或第二二维半导体层中的至少一个上。

谐振隧穿器件可以被配置为基于负微分电阻(NDR)效应来检测第一二维半导体材料和第二二维半导体材料的一种或更多种物理特性。

所述物理特性可以包括电子结构、带隙或量子电容。

谐振隧穿器件可以被配置为基于NDR效应来检测温度、光的波长或光的强度。

根据一些示例实施方式，提供了一种使用谐振隧穿器件来检测物理特性的方法，该谐振隧穿器件包括：第一二维半导体层，第一二维半导体层包括第一二维半导体材料；在第一二维半导体层上的第一绝缘层；以及第二二维半导体层，在第一绝缘层上并且包括与第一二维半导体材料相同种类的第二二维半导体材料，其中第一二维半导体材料的晶格和第二二维半导体材料的晶格彼此对准，该方法可以包括使该谐振隧穿器件基于负微分电阻(NDR)效应来检测第一二维半导体材料和第二二维半导体材料的一种或更多种物理特性。