釜山大学研究团队实现头发万分之一尺寸纳米二极管

by Jo Chunghyeon

Published 05 Sep.2025 11:21(KST)

奠定开发新一代超小型电子与光电器件基础

韩国国内研究团队成功实现了尺寸仅为头发丝粗细一万分之一水平的超小型纳米二极管，并同时获得了优异的电流整流特性和光响应性能。本次研究有望成为今后开发下一代纳米电子器件和光电器件的重要突破口。

釜山大学（校长 Choi Jaewon）物理学系 Kim Jihui 教授研究团队与成均馆大学、仁荷大学联合研究，利用导电原子力显微镜（CAFM）探针，成功实现了接触面积约为 6.82 平方纳米的纳米肖特基二极管（nano-Schottky diode），并于5日对外公布这一成果。

肖特基二极管是在金属与半导体界面处只允许电流单向流动的重要器件。然而，接触面积越小，电流传输越容易发生畸变或预期特性消失，从而在超小型化方面存在局限。

研究团队将 CAFM 探针直接接触放置在超平坦金电极上的二维半导体二硫化钼（MoS₂），成功在远小于传统二极管的空间中精确控制电流。对不同厚度 MoS₂ 的电流-电压特性变化进行系统分析后发现，其整流比明显高于传统大面积接触二极管。这是因为通过将耗尽区极度缩小，可以更加精细地调节电流流动。

此次纳米二极管不仅能够实现电流控制，还可同时发挥感光的光电二极管功能。研究团队分析了随 MoS₂ 厚度、光的波长及照射位置变化而产生的短路电流、开路电压和光生电荷迁移行为，实证表明即使在极小接触面积下，光电效应仍能清晰显现。这表明在纳米结构中同样可以充分形成内部势垒。

成均馆大学硕博连读生 Oh Sejin（第一作者）表示：“通过本次研究，我们证明了在纳米尺度上可以精确控制电荷流动和光响应，并提出了超高密度存储器件以及增强现实/虚拟现实（AR/VR）、自动驾驶用下一代图像传感器等新型架构设计的可能性。”

釜山大学 Kim Jihui 教授（通讯作者）解释称：“与既有认为将接触面积缩小至数纳米尺度会导致电流控制变得困难的常识相反，我们反而实现了更高的灵敏度和整流特性”，“这为在原子尺度上测量和控制电子器件物理性能奠定了新的技术基础。”她同时强调：“本次研究将成为未来开发纳米通信装置、健康监测系统、基于人工智能的超小型图像传感器及类脑器件设计等多种下一代应用技术的重要支点。”

这一研究成果发表于材料科学权威期刊《Small》8月14日刊。