広帯域光応答を持つ高品質半導体二次元層状InSeのウエハースケール合成

二次元（2D）材料の大規模合成は、層状材料を実用的なデバイスに加工するための重要な課題の一つです。典型的なIII–VI半導体の一つであるInSeは、優れた電気輸送特性、魅力的な量子物理特性、原子スケールまで縮小した際の劇的な光応答により多くの注目を集めています。しかし、単相の2D InSeのスケーラブルな合成はまだ達成されておらず、さらなる基本的な研究やデバイス応用を大いに妨げています。ここでは、パルスレーザー堆積（PLD）によるウエハースケールの層状InSeナノシートの直接成長を示します。得られたInSe層は、良好な均一性、高い結晶性とマクロなテクスチャー特性を示し、原位での精密制御による化学量論的成長を実現しています。光学特性の特性評価は、PLDで成長させたInSeナノシートが大規模な2D結晶の中で幅広く調整可能なバンドギャップ（1.26–2.20 eV）を有することを示しています。フィールド効果トランジスタのデバイスデモは、移動度10 cm2 V–1 s–1の高いn型チャネル特性を示しています。照明を受けると、InSeベースのフォトトランジスタは紫外線から近赤外線までの波長に対して広範囲な光応答を示します。最大光応答性は27 A/Wに達し、上昇に対する応答時間は0.5秒、減衰に対する応答時間は1.7秒であり、強力かつ迅速な光検出能力を示しています。我々の発見は、PLDで成長させたInSeが今後の2Dデバイス応用に有望な選択肢であることを示唆しています。