晶格膨胀InSe材料：低缺陷高迁移率场效应晶体管的新突破

《Advanced Materials》：Expanded InSe Crystal Structure with Reduced Intrinsic Defects for High-Performance Field-Effect Transistors

本研究针对InSe基场效应晶体管(FET)中本征缺陷影响电学性能的问题，中国空间站科研团队通过空间生长技术成功制备出低缺陷InSe晶体。研究发现空间生长InSe晶格沿面内方向膨胀1.29%，层间方向膨胀3.65%，缺陷形成能提高使晶格完整性增强。该材料展现出窄带隙、小电子有效质量等优异特性，制备的FET器件获得6.0 μA μm?1开态电流、108开关比和5316 A W?1响应度等突破性性能，为高性能二维电子器件开发提供新思路。

　　

通过在中国空间站(China Space Station)进行空间生长实验，研究人员成功制备出具有降低本征缺陷的膨胀结构硒化铟(InSe)晶体，并开发出高性能硒化铟场效应晶体管(FET)。球差校正透射电子显微镜分析表明，空间生长的InSe晶体沿面内(a,b平面)方向产生1.29%的晶格膨胀，沿层间(c轴)方向膨胀达3.65%。密度泛函理论(DFT)计算证实，膨胀结构使空间InSe的缺陷形成能高于地面制备样品，显著提升了晶格完整性。这种晶格变化诱导了独特的电子特性：包括更窄的带隙、更小的电子有效质量以及费米能级附近增加的电子态密度，从而有效降低载流子散射并促进电子传输。与地面生长的InSe FET相比，空间制备的器件展现出更优异的电学性能：开态电流(I_on)达6.0 μA μm^?1，开关比达10⁸，滞后电压仅0.6 V；在光电性能方面实现了5316 A W^?1的响应度和1.38 × 10¹² Jones的探测度。该研究为晶体结构调控提供了创新视角，推动了高性能二维FET器件的发展。